淬透性选择问题

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 10:40:48

1、产品要求：尺寸如下图，材料20CrMnTi，渗碳淬火处理，要求心部硬度33-45HRC。

2、生产情况：该产品心部硬度一直比较稳定（约36-41HRC），最早用盐炉淬火，这几年用推杆炉渗后直淬，都没问题。（淬火温度880-890℃，快速淬火油）

3、存在问题：出现一批硬度偏低产品。用920℃盐炉淬火试验也只到29-31HRC。

4、排查原因：

（1）推杆炉上与此产品前后相邻的其它产品，无论比它大的还是小的，也无论20CrMnTi还是20Cr的，都很正常，所以可排除热处理因素。

（2）检查与不合格件同批的未处理产品，带状组织3级。钢材技术协议未对该项提出要求，3级带状是否影响到心部硬度存疑？

（3）检查不合格件化学成分，C0.17-0.19（0.17-0.23 括号内为标准成分），Cr1.07-1.11（1.00-1.30），Mn0.81-0.92（0.80-1.10），Ti0.081-0.090（0.040-0.100）。检验结果为综合几家结果的最大范围。

5、初定原因：淬透性不足。虽然不合格件化学成分都在合格范围内，几种主要成分如C、Cr、Mn都偏中下限，偏上限的Ti却有资料说含量大于0.07时反而降低淬透性，所以各元素对淬透性作用的整体低迷导致这批材料淬透性偏低而无法保证心部硬度。

6、新问题：为保证今后不出现类似问题，如何提出具体的量化的淬透性要求？或端淬数据可提出“J？/？”要求？

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 11:09:46

补充一个基础数据

但这应该只是Jominy法数据。
试样尺寸、淬火介质与实际工件及介质差别较大。
如何应用这个数据呢？

此外，一楼原因分析中还有其它因素吗？

aaron01 · 发表于 2014-5-19 11:34:48

本帖最后由 aaron01 于 2014-5-19 11:37 编辑

某钢厂的企业标准，
你的这个心部硬度可按照J9值选择合适的带宽，我看选H4或者H5就可以了。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 11:59:41

aaron01 发表于 2014-5-19 11:34
某钢厂的企业标准，
你的这个心部硬度可按照J9值选择合适的带宽，我看选H4或者H5就可以了。
...

1、这有点类似车辆齿轮用钢技术条件。
2、以前这样处理过20Cr材料的类似零件的化学成分，直接限定C、Mn、Cr到中上限含量。这是根据定性分析需要提高淬透性来提出要求的。
3、最近跟帖研究淬透性问题了，刚好发生了现在的问题。就想是否能定量地提出淬透性数据要求？现学现用但还不知道怎么用呢？

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 12:04:40

翻检了该产品以前的原材料化学成分检验数据，基本上总有两种或以上成分在中上限（TI相反），所以能保证要求。
而这次是巧合性的四种元素都不给力，所以多少年来第一次出现问题。

aaron01 · 发表于 2014-5-19 12:37:33

横笛吹雨发表于 2014-5-19 11:59
1、这有点类似车辆齿轮用钢技术条件。
2、以前这样处理过20Cr材料的类似零件的化学成分，直接限定C、Mn、 ...

其实买钢材的时候，限定淬透性带宽就可以了，光限成分不限淬透性就容易出现这样的问题。
前面那个淬透性大讨论，我就是这个意见，原材料的成分、淬透性和晶粒度都是必检的，不能说化学成分给定了，材料淬透性就决定了，还是有其他因素影响的，比如晶粒度、碳化物分布情况，都会影响淬透性。也就是说假定两批材料化学成分完全一致，微量元素也一样，但是淬透性未必一样。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 14:53:41

aaron01 发表于 2014-5-19 12:37
其实买钢材的时候，限定淬透性带宽就可以了，光限成分不限淬透性就容易出现这样的问题。
前面那个淬透性大 ...

哈，可以“搁置争议，共同开发”

专注于怎么更好地应用淬透性问题。
如：凭感觉我赞同这个选择，但能否通过定量分析得出这一选择结果？
所以我想弄明白选H4或H5的依据是什么？为什么H3不行？

aaron01 · 发表于 2014-5-19 15:04:48

横笛吹雨发表于 2014-5-19 14:53
哈，可以“搁置争议，共同开发”专注于怎么更好地应用淬透性问题。
如：凭感觉我赞同这个选择，但能 ...

你的心部硬度检测位置如果在中心的话，距离表面位置是7.5毫米，与之最接近的是J9点硬度。
H4的J9值是35-41HRC，H5的J9值是37-43HRC。都在你的心部硬度技术要求范围内啊。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 15:38:52

aaron01 发表于 2014-5-19 15:04
你的心部硬度检测位置如果在中心的话，距离表面位置是7.5毫米，与之最接近的是J9点硬度。
H4的J9值是35-4 ...

那些端淬数据是φ25试样水淬的结果。但我的产品尺寸不同且是油淬。
它的J7.5硬度能与我的7.5mm处硬度相当吗？

aaron01 · 发表于 2014-5-19 15:50:26

横笛吹雨发表于 2014-5-19 15:38
那些端淬数据是φ25试样水淬的结果。但我的产品尺寸不同且是油淬。
它的J7.5硬度能与我的7.5mm处硬度相当 ...

端淬试验是端面淬火，关心的是距离表面多远的地方淬火得到的硬度。
其实你这个位置是看J6才对，不过钢厂未必有这个J6的数据，没有J6数据只好用最接近J9来估计。
如果你和钢厂重新讨论技术要求，建议限定J6的淬透性带宽。理由看下图：
20CrMnTi 淬透性.jpg

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 15:51:09

aaron01 发表于 2014-5-19 11:34
某钢厂的企业标准，
你的这个心部硬度可按照J9值选择合适的带宽，我看选H4或者H5就可以了。
...

看了你上传的那个钢厂标准，比《CGMA001-1 2004车辆齿轮用钢技术条件》中的化学成分更明确。
后者的20CrMnTi1--4的成分没标注出差别。
而你的那个标准中则是C、Mn、Cr三元素都逐步提高下限。
能否上传整份标准?

aaron01 · 发表于 2014-5-19 15:56:44

本帖最后由 aaron01 于 2014-5-19 16:06 编辑

横笛吹雨发表于 2014-5-19 15:51
看了你上传的那个钢厂标准，比《CGMA001-1 2004车辆齿轮用钢技术条件》中的化学成分更明确。
后者的20Cr ...

这个是内部标准：
你下完我会删掉的。

aaron01 · 发表于 2014-5-19 16:03:27

其实这个问题是出在你们给钢厂的淬透性要求范围太宽了，如果只看成分上下限的话，J6的范围在10HRC以上，如果你们把这个带宽要求收窄，上下各砍去2HRC，取中间的6HRC区间来控制入厂要求，就不会出现类似问题了。{:soso_e120:}

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 16:04:43

aaron01 发表于 2014-5-19 15:56
这个是内部标准：

你下完我会删掉的。

多谢

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 16:15:52

aaron01 发表于 2014-5-19 16:03
其实这个问题是出在你们给钢厂的淬透性要求范围太宽了，如果只看成分上下限的话，J6的范围在10HRC以上，如 ...

干这个产品差不多十年了，一直没有提淬透性要求。
现在出现问题了才亡羊补牢呢。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 16:32:46

aaron01 发表于 2014-5-19 15:50
端淬试验是端面淬火，关心的是距离表面多远的地方淬火得到的硬度。
其实你这个位置是看J6才对，不过钢厂未 ...

图2-122油淬数据实用。它的意思是：
J6硬度=φ46表面硬度=φ25距中心3R/4处硬度=φ15中心硬度？

aaron01 · 发表于 2014-5-19 16:46:34

横笛吹雨发表于 2014-5-19 16:32
图2-122油淬数据实用。它的意思是：
J6硬度=φ46表面硬度=φ25距中心3R/4处硬度=φ15中心硬度？
...

是的，这个可以预测油淬的心部硬度范围了。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 16:51:59

aaron01 发表于 2014-5-19 16:46
是的，这个可以预测油淬的心部硬度范围了。

谢谢

我这里渗淬件就20CrMnTi和20Cr两种材料，您有类似的20Cr的油淬数据吗？
有点贪得无厌哈

aaron01 · 发表于 2014-5-19 16:59:16

横笛吹雨发表于 2014-5-19 16:51
谢谢
我这里渗淬件就20CrMnTi和20Cr两种材料，您有类似的20Cr的油淬数据吗？
有点贪得无厌哈 ...

呵呵，我的数据来自樊东黎编的热处理工程师手册第二版，你应该有这书的{:soso_e120:}以后遇到其他材料你也可以这样查询了。 20Cr 淬透性.jpg

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-19 17:05:16

aaron01 发表于 2014-5-19 16:59
呵呵，我的数据来自樊东黎编的热处理工程师手册第二版，你应该有这书的以后遇到其他材料你 ...

惭愧，应该有这书的电子版本，但没翻看，只想着找点理论依据了。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-20 10:39:14

本帖最后由横笛吹雨于 2014-5-20 10:43 编辑

为什么手册中不同钢种都有下面这种相同的纵向对应关系呢？
端淬J6硬度=油淬φ46表面硬度=油淬φ25距中心3R/4处硬度=油淬φ15中心硬度
=水淬φ51距中心3R/4处硬度=水淬φ31中心硬度

aaron01 · 发表于 2014-5-20 21:49:48

横笛吹雨发表于 2014-5-20 10:39
为什么手册中不同钢种都有下面这种相同的纵向对应关系呢？
端淬J6硬度=油淬φ46表面硬度=油淬φ25距中心3R/ ...

可参考这个帖子http://www.rclhome.net/forum.php ... amp;extra=page%3D25

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-20 22:31:10

aaron01 发表于 2014-5-20 21:49
可参考这个帖子http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=689&extra=page%3D25

谢严工

学了一天淬透性，大体明白了这应该是与端淬曲线上某端淬距离相对应的实际钢件的等效直径或等效位置。在上述等式中各处的冷速是等效的，因而获得的组织和硬度是相同的。关键是要把冷速、组织和硬度对应联系起来。

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-20 22:45:57

本帖最后由横笛吹雨于 2014-5-20 22:48 编辑

据下面资料介绍有等效冷速法和等效硬度法

不知两种方法有什么不同？工程师手册中又是使用哪种方法怎样的试验条件做出的数据？

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-20 23:08:40

此外，所有有数据钢材都使用21楼数据，应该是忽略了各钢种的导热系数差异及相变潜热差异吧？

aaron01 · 发表于 2014-5-20 23:21:21

本帖最后由 aaron01 于 2014-5-20 23:33 编辑

横笛吹雨发表于 2014-5-20 23:08
此外，所有有数据钢材都使用21楼数据，应该是忽略了各钢种的导热系数差异及相变潜热差异吧？ ...

个人理解，应该是近似认为不同钢种导热系数一致，相变热影响应该很小，发生马氏体转变时早已避开鼻尖。
这样，只要是钢，在端淬特定条件下，这些直径也是固定的。

superbone · 发表于 2014-5-21 13:28:39

{:soso_e183:}二位前辈大牛，还都学习到凌晨，佩服佩服

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-29 16:44:20

superbone 发表于 2014-5-21 13:28
二位前辈大牛，还都学习到凌晨，佩服佩服

前辈不敢当，共同学习（俺是求助呢）

横笛吹雨 · 发表于 2014-5-29 16:55:10

aaron01 发表于 2014-5-20 23:21
个人理解，应该是近似认为不同钢种导热系数一致，相变热影响应该很小，发生马氏体转变时早已避开鼻尖。
这 ...

俺这荒了自家的地了

又有一个问题：
像我的产品应算筒形零件，实际冷却时冷却效果应好于同外形尺寸的实心件。
如果按实心件考虑呢，有点浪费淬透性；
而如果实实在在地按空心件考虑呢，又有问题：
（1）壁厚两侧是同时冷却的，但内孔中的冷速肯定慢些，所以不宜直接以壁厚尺寸作为等效直径尺寸。
（2）而如果按照加热时的有效尺寸的方式，将空心件等效成一个实心件，产品的心部又不知道等效到哪个地方了。

aaron01 · 发表于 2014-5-29 17:05:54

横笛吹雨发表于 2014-5-29 16:55
俺这荒了自家的地了

又有一个问题：

这个只是估计数值，不可能非常精确，这种图上拉线的方式本来就是近似计算，误差一定有。我在实际使用时都是按照有效壁厚来算，忽略环形和圆棒的差别，实际工作中预测心部硬度八九不离十。

yuhaifengyuhaif · 发表于 2014-5-29 20:01:27

aaron01 发表于 2014-5-19 16:46
是的，这个可以预测油淬的心部硬度范围了。

前辈请教下如果有效直径大于Φ46呢是不是从表面像中心20mm（感觉23mm应该硬度偏低吧？）左右是这个硬度范围呢？

yuhaifengyuhaif · 发表于 2014-5-29 20:17:07

aaron01 发表于 2014-5-29 17:05
这个只是估计数值，不可能非常精确，这种图上拉线的方式本来就是近似计算，误差一定有。我在实际使用时都 ...

前辈请教下如果实际的有效直径远大于资料上的直径呢？

aaron01 · 发表于 2014-5-29 22:01:51

yuhaifengyuhaif 发表于 2014-5-29 20:17
前辈请教下如果实际的有效直径远大于资料上的直径呢？

那好有什么好说的，预测心部硬度一定低于你在曲线上能看到的最低值呗。

aaron01 · 发表于 2014-5-29 22:03:58

yuhaifengyuhaif 发表于 2014-5-29 20:01
前辈请教下如果有效直径大于Φ46呢是不是从表面像中心20mm（感觉23mm应该硬度偏低吧？）左右是这个硬 ...

还是请你仔细看这个帖子http://www.rclhome.net/forum.php ... amp;extra=page%3D25
有你要的答案。

aaron01 · 发表于 2014-5-29 22:03:59

yuhaifengyuhaif 发表于 2014-5-29 20:01
前辈请教下如果有效直径大于Φ46呢是不是从表面像中心20mm（感觉23mm应该硬度偏低吧？）左右是这个硬 ...

还是请你仔细看这个帖子http://www.rclhome.net/forum.php ... amp;extra=page%3D25
有你要的答案。

cnszgong · 发表于 2014-5-29 22:06:16

aaron01 发表于 2014-5-29 22:01
那好有什么好说的，预测心部硬度一定低于你在曲线上能看到的最低值呗。
...

是的，所以就有了零件机械性能检验的取样部位规定了。

yuhaifengyuhaif · 发表于 2014-5-30 22:00:32

cnszgong 发表于 2014-5-29 22:06
是的，所以就有了零件机械性能检验的取样部位规定了。

奥谢谢！

yuhaifengyuhaif · 发表于 2014-5-30 22:00:49

aaron01 发表于 2014-5-29 22:03
还是请你仔细看这个帖子http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=689&extra=page%3D25
有你 ...

好谢谢！

搬运工 · 发表于 2014-6-15 11:36:35

应该灵活运用Jominy淬透性实验数据。
这个零件的心部硬度要求范围是相当宽的，采用其他方法解决问题也许更为有效。

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