標準解讀:《GB/T 225-2006/ISO 6421999鋼 淬透性的末端淬火試驗方法》
一、標準概述
本標準等同采用ISO 642:1999《鋼 淬透性的末端淬火試驗方法》,規(guī)定了測定鋼淬透性的末端淬火試驗方法,對規(guī)范鋼淬透性測試、保證產(chǎn)品質(zhì)量、促進鋼鐵行業(yè)發(fā)展具有重要意義。適用于測定各種結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼等的淬透性,為鋼鐵生產(chǎn)、機械制造等領域提供關鍵技術依據(jù)。
二、試驗方法核心內(nèi)容
(一)試樣制備
1.取樣:產(chǎn)品標準和協(xié)議無要求時,可熱軋或鍛造直徑30 - 32mm樣坯,也可用機械加工制成直徑25mm樣坯(軸線與產(chǎn)品表面距離為20mm)。連鑄產(chǎn)品取樣前壓縮比至少8:1,樣坯各面變形應均勻。單獨澆注標準試料時,原始橫截面至少是樣坯直徑3倍,特殊協(xié)議下可用特定澆鑄工藝制備試料并在鑄造狀態(tài)試驗。同時,試樣磨制平面軸線應距產(chǎn)品表面距離大致相同,需對樣坯標記。
2.尺寸:樣坯加工成直徑25mm、長100mm圓棒,非淬火端帶凸緣或凹槽(直徑30 - 32mm或25mm)用于定位。必要時在非淬火端標記,方便辨別其在原試料中的位置。
3.正火處理:除非另有協(xié)議,樣坯在機加工和淬火前按產(chǎn)品標準規(guī)定溫度范圍的平均溫度正火;產(chǎn)品標準未規(guī)定時,由協(xié)議或檢測部門選擇正火溫度,保溫時間為(30±5)min。熱處理要保證試樣精加工后無脫碳痕跡。
4.機加工要求:試樣圓柱形表面精車,淬火端面精細加工(最好研磨)并去毛刺,確保表面質(zhì)量符合試驗要求。
(二)試驗設備
1.淬火裝置:能噴射水流至試樣淬火端面,可通過快速開關閥門、調(diào)節(jié)水流速度裝置或圓盤實現(xiàn)。使用快速開關閥門時,閥門后供水管水平長度至少50mm,保證水流無紊流。
2.關鍵部件尺寸及位置:噴水管口至試樣淬火端面距離為(12.5±0.5)mm;試樣支座使試樣準確對中且淬火時位置不變,支座保持干燥,防止水濺到試樣上;無試樣時水射流高度為(65±10)mm,管中水溫(20±5)℃,比較試驗時水溫相同;整個加熱和淬火過程防止風吹到試樣。
(三)加熱與淬火操作
1.加熱規(guī)范:試樣均勻加熱至規(guī)定溫度,加熱時間不少于20min,然后保溫(30±5)min。特殊熱處理爐可根據(jù)經(jīng)驗確定加熱時間,同時要采取措施減少試樣脫碳或滲碳,避免形成明顯氧化皮。
2.淬火步驟:試樣從爐中取出至開始噴水時間不超5s,用鉗子夾非淬火端凸緣或凹槽處定位;噴水時間至少10min,之后可浸入冷水中完全冷卻。
(四)硬度測定
1.測試平面準備:平行于試樣軸線磨制兩個平行平面用于測硬度,磨削深度0.4 - 0.5mm,采用帶充足冷卻液的細砂輪,防止試樣組織變化。用5%硝酸水溶液檢查磨削是否引起軟化,若有問題則在90°角表面磨制新平面并檢查,合格后在新平面測量硬度并記錄。
2.硬度測試要點:保證試樣與支座剛性固定,硬度計試移動裝置對準測試平面中心線,壓痕位置精度±0.1mm。按GB/T 230.2、GB/T 230.3測量,硬度壓痕點沿中心線分布,特殊協(xié)議下可用GB/T 4340.1的維氏硬度HV30代替HRC硬度測試,確保硬度壓痕凸起邊緣不影響另一平面測試。
3.測量點選擇:可繪制硬度變化曲線(低淬透性鋼第一個測量點距淬火端面1.0mm,其他點按規(guī)定間距測量;普通鋼按標準規(guī)定測量點測量),也可測量規(guī)定點硬度值,這些點可包含或不包含標準規(guī)定的第一個測量點。
三、試驗結(jié)果表示與報告
(一)結(jié)果表示
1.硬度值修約:距淬火端面規(guī)定距離d處的硬度值,取兩個測試平面相同距離測量結(jié)果的平均值,按0.5HRC或10HV修約。
2.繪制硬度曲線:橫坐標為距離d,縱坐標為硬度值。建議標尺為橫坐標10mm相當于5mm距離(低淬透性鋼10mm相當于1mm距離),縱坐標10mm相當于5HRC或50HV,計算機輔助繪制時程序自動調(diào)整軸標尺。
3.淬透性特性表示:可通過繪制硬度曲線、報告特定點硬度值(如距淬火端1.5mm或1mm處及其他協(xié)議確定的點)、報告兩點硬度值(距離協(xié)議確定)、報告規(guī)定距離點硬度值、制作硬度 - 距離值表等方法表示某牌號鋼的淬透性特性。
4.測量結(jié)果表示形式:用J×× - d表示,如J35 - 15表示距淬火端15mm處硬度值為35HRC;JHV450 - 10表示距淬火端10mm處維氏硬度為450HV30,也可用代碼Jd = XX表示(見附錄A.2.4)。
(二)試驗報告內(nèi)容 試驗報告應包含本標準編號、鋼的牌號、爐號、化學成分、取樣信息、熱處理情況、采用的硬度試驗方法、試驗結(jié)果等。進行試驗結(jié)果比較時,建議注意水的相關因素(未詳細說明,可能指水質(zhì)、水溫等對試驗結(jié)果的影響)。
四、附錄內(nèi)容解析
(一)附錄A:產(chǎn)品淬透性的技術要求
1.規(guī)定硬度深度的末端淬透性曲線:包括鋼硬度 - 深度的末端淬透性曲線在界限曲線上方、下方或上下限曲線之間三種情況,用于直觀判斷鋼的淬透性是否符合要求。
2.規(guī)定末端淬透性曲線上的特定點:可規(guī)定上限、下限或上下限之間的范圍,通過給定硬度值表明距淬火端距離,或給定距淬火端距離表明硬度值,精確控制鋼的淬透性指標。
3.特殊表示方法示例:如J45 - 6/18表示距淬火端6 - 18mm間某些點硬度值達45HRC;J35/48 - 15表示距淬火端15mm處硬度值在35 - 48HRC之間;JHV340/490 - 15表示距淬火端15mm處維氏硬度在340 - 490HV之間;\(J15 = 35/45\)表示距淬火端15mm處HRC值在35 - 45之間,為不同應用場景下表達淬透性要求提供多種方式。
(二)附錄B:第10章的補充資料
關注試樣表面冷卻規(guī)律,在標準淬火條件下,試樣端部冷卻速度可視為常數(shù)。給出了表示比值隨時間變化的曲線,以及約在700℃下端淬試樣表面各點冷卻速度變化與距淬火端距離的函數(shù)關系曲線,為深入理解淬火過程中試樣的冷卻特性提供參考,有助于分析鋼的組織轉(zhuǎn)變和性能變化。
(三)附錄C:淬透性的計算 利用計算機設備開發(fā)出根據(jù)化學成分(熔煉分析)確定Jominy曲線的數(shù)據(jù)處理計算模型,這些模型基于大量試驗結(jié)果并經(jīng)過充分校驗。由于鋼的品種、公式由來及所用模型不同,淬透性計算公式各異,為通過化學成分預測鋼的淬透性提供了理論計算途徑,在實際生產(chǎn)和研究中具有重要應用價值。
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