為了使大鍛件的整個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%馬氏體時的臨界直徑來評定。對大鍛件來說,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的臨界直徑來表示,稱為無鐵素體淬透性。而且,在談到大鍛件淬透性時,一般都具體加以說明。
大截面用鋼的淬透性可以利用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線來粗略估計。通過鐵素體或珠光體轉(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端淬試驗(yàn)所得的端淬曲線來進(jìn)行定量評定。但是,對于大鍛件用的高淬透性鋼來說,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,硬度并無明顯變化,因而無法根據(jù)端淬曲線來判斷和比較淬透性的大小。端淬法一般只能用于評定直徑130毫米(水淬)或95毫米(油淬)以下的鍛件的淬透性,對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。還可以用計算法評定大鍛件的淬透性。
為了保證鍛件冷卻時不致淬裂,長期以來,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間稱冷卻時間。
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截面上組織分布均勻。