為了使大鍛件的整個(gè)截面冷卻后能夠獲得足夠高的機(jī)械性能,必須用淬透性足夠高的鋼種,所以淬透性是大鍛件用鋼的一個(gè)重要指標(biāo)。
在普通小截面結(jié)構(gòu)鋼的熱處理中,淬透性是用心部獲得50%馬氏體時(shí)的臨界直徑來(lái)評(píng)定。對(duì)大鍛件來(lái)說(shuō),由于一般冷卻組織是貝氏體或貝氏體和馬氏體的混合組織。所以,大鍛件的淬透性通常是用心部不產(chǎn)生鐵素體而獲得貝氏體和馬氏體組織時(shí)的臨界直徑來(lái)表示,稱為無(wú)鐵素體淬透性。而且,在談到大鍛件淬透性時(shí),一般都具體加以說(shuō)明。
大截面用鋼的淬透性可以利用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線來(lái)粗略估計(jì)。通過(guò)鐵素體或珠光體轉(zhuǎn)變曲線的鼻尖的冷卻速度越小,則鋼的淬透性越大,反之越小。
普通小截面鋼的淬透性可以通過(guò)端淬試驗(yàn)所得的端淬曲線來(lái)進(jìn)行定量評(píng)定。但是,對(duì)于大鍛件用的高淬透性鋼來(lái)說(shuō),即使是端淬試樣尾端的冷卻速度也還是太大,隨著端距的不同,硬度并無(wú)明顯變化,因而無(wú)法根據(jù)端淬曲線來(lái)判斷和比較淬透性的大小。端淬法一般只能用于評(píng)定直徑130毫米(水淬)或95毫米(油淬)以下的鍛件的淬透性,對(duì)于更大的鍛件必須尋求新的方法,例如加緩冷裝置的端淬法、模擬冷卻法等。還可以用計(jì)算法評(píng)定大鍛件的淬透性。
為了保證鍛件冷卻時(shí)不致淬裂,長(zhǎng)期以來(lái),大鍛件的冷卻工藝一般都采用比較緩和的冷速方式,如空冷和油冷等,而且出于同一考慮,冷卻時(shí)不使鍛件像小件那樣一直冷卻到室溫,而是冷卻到高于室溫的某一溫度,這一溫度叫做終冷溫度。為了冷卻到終冷溫度所需的時(shí)間稱冷卻時(shí)間。
綜上所述,大鍛件冷卻工藝的制定主要是確定冷卻方式,終冷溫度和冷卻時(shí)間。恰當(dāng)?shù)睦鋮s工藝應(yīng)該保證在不使鍛件開裂的條件下,盡可能獲得綜合機(jī)械性能較高的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,如馬氏體和貝氏體,而且盡量使鍛件整個(gè)截面上組織分布均勻。