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发表于 2015-11-23 10:48:15
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材料感应淬火后的组织有硬化层、过渡层及热影响区三个区域，淬火过渡层由于工艺不同，厚度会有较大差异，过渡层的存在也导致材料感应淬火后的有效硬化层与基体的界限不清晰，难以用硬度法精确测定其有效硬化层深度。实践证明，以硬化层与基体之间过渡层的硬度中间值作为有效硬化层与基体的界限，能准确检测出材料感应淬火后的有效硬化层深度。
轴类零件在感应淬火后的淬硬层中，经常发现内部带状组织很严重，尤其是硬化层的过渡区，出现硬度梯度波动现象，直接影响硬化层深度的准确判定，甚至出现误判现象。
钢材带状组织
轴类零件的带状偏析组织，是钢材在冶炼后的铸锭（或铸胚）冷凝过程中因内外温度差而出现结晶，相变的不同时，以及因硫、磷等杂质导致成分偏析并在热轧成形时沿加工方向拉长而形成的纤维状方向性结构，在显微镜下呈现出层片形带状组织。这种组织各向异性很明显，采用常规热处理工艺无法改善。
感应淬火硬化层
通常，轴类零件感应淬火后，硬化层深度检测都按GB/T5617-2005《钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定》标准执行，其有效硬化层极限（界限）硬度：
HVHL=0.8*HVMS 式中，HVHL为极限硬度，HVMS 为零件表面所要求的最低硬度
1、硬化层的硬度梯度
有效硬化层深度指自表面至极限（界限）硬度处的垂直距离。但极限硬度处即硬化层界限，受原始带状组织的影响，感应淬火后经常出现硬化层界限不清晰，即出现在原始珠光体带硬度高，而在原铁素体带硬度低的交替变化现象，波动范围一般为0.5~2.5mm。实际生产中，40Cr钢制花键轴杆部感应淬火后检测出的硬化层硬度梯度曲线如下图所示。
2、硬化层过渡区的显微组织
感应淬火硬化层的过渡区的组织受原始带状组织及感应淬火加热和冷却的影响，即在原珠光体带上感应淬火后得到高碳隐针状马氏体，硬度较高；而在原铁素体带上感应淬火后得到板条状马氏体+贝氏体+先共析铁素体，硬度较低。
3、带状组织对硬度检测的影响
带状组织淬火后不同区域的显微硬度压痕大小有明显的区别，说明其硬度值高低不同。对这种原始带状组织严重的轴类，感应淬火后在检测硬化层深度时，往往出现不同检测人员所检测出的有效硬化层深度不一致，给生产调试指导带来较大影响。
硬化层界限的界定
1、硬化层深度界限的标准确定方法
按照GB/T5617-2005标准中的方法来确定有效硬化层深度，即在距离表面3倍于有效硬化层深度（DS）处的硬度，应低于极限硬度HVHL减去100。有争议时，经各方协议，可采用较高的极限硬化深度值测定有效硬化层深度。但由于原材料带状组织和过渡区淬火状态的影响，在极限硬度处将出现波动的硬度值，给判定硬度界限带来困难。
2、检测硬化层深度的方法
根据我们多年的经验，对这种原始带状组织严重的轴类零件，感应淬火后在检测硬化层深度时，在硬化层过渡区（即硬化层界限处）采用测量间距小的硬度法，多测量几点，测出高低硬度波动带宽度后，取波动宽度中间值到轴表面的距离为有效硬化层深，如下图所示，
过渡区中间线即为硬度界限。当然，表面感应淬火过渡区的宽窄也与零件预先热处理有关。调质后的索氏体组织感应淬火后过渡区较窄；以珠光体+铁素体为基的正火或退火态组织感应淬火后过渡区较宽。所以感应淬火的轴类零件预先热处理最好采用调质处理。
结束语
多年来的经验证明，为消除轴类零件原始带状组织对硬化层界限的影响，可先找出最深和最浅点两个界限，取其波动区宽度中间点，从而准确地检测出轴类零件感应淬火硬化层深度，这种方法还可避免不同检测人员的检测误差。试验验证了花键轴类经感应淬火后硬化层深度检测的准确性，即感应淬火+回火后花键轴作静扭强度、扭转疲劳循环次数（寿命）的试验验证，结果表明，该方法能克服原始带状组织导致的感应淬火硬化层界限的波动，适用于所有过渡区硬度波动大的有效硬化层的界定。 |
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发表于 2015-11-23 11:08:56
