所以,在选择材料的时候,要根据机械零件服役条件来合理选材。
我们以45钢为例,在完全淬透的情况下,其表面硬度可以达到HRC58以上,但是实际淬火时,随着尺寸增大,淬火后硬度会降低。对调质状态使用的零件,不仅要求有高的强度,而且要求有高的塑性和韧性,这只有马氏体的高温回火组织才能有强度和塑性韧性的良好配合。
可见,对淬透性较差的钢,在试棒尺寸较小,能用普通淬火方法完全淬透情况下尚可满足要求,而在尺寸较大时,就不能得到全部马氏体。在强度相等条件下,尺寸较大者,塑性、韧性较差,弯曲疲劳强度也降低。马氏体含量越少,疲劳极限越低。
因此,在零件设计时,应该注意实际淬火效果不能仅凭借手册上的性能数据来选择。
对调质处理工件,除了规定调质后的表面硬度外,应该根据零件承载情况,对淬硬层深度提出具体要求,并根据淬硬层要求及工件界面尺寸,选择所用钢材,调质件对淬硬层深度的要求,一般有以下情况:
1、对整个截面均匀承载零件,要求心部至少有50%马氏体。对重要的零件,甚至要求心部有95%以上的马氏体。
2、对于某些轴类零件,它们承受弯曲、扭转等复合应力的作用。在这类零件的截面上应力分布是不均匀的,最大应力发生在轴的表层而轴的重心受力很小。这类零件心部不需要得到100%马氏体,一般只要求自表面到3/4半径或者1/2半径处淬硬就可以了,但应尽量防止游离铁素体产生。
3、对于尺寸较大的碳素钢和低合金钢调质件,由于尺寸超过该材料可淬硬的范围,因而淬火后甚至表层也得不到马氏体组织,硬度也不高。对这类工件是否必须调质,应加考虑。一般以正火加“高温回火”比较好,这样工艺简单,变形较少。但是在水中或油中冷却时,沿工件截面上各点的冷速毕竟较在空气中冷却时来的快,当性能要求较高时,为了避免或减少游离铁素体的析出,采用调质工艺较为合适。