关于尺寸效应问题

横笛吹雨

在论坛内有许多关于尺寸效应问题的帖子，所论尺寸效应也有多种情况：
1、在http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=2334###zoom链接中，Itw369258版主给我们提供了同一45钢件由于尺寸效应造成的不同截面上获得不同组织的精彩图片。
2、在http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=5378链接中，耿建亭版主向我们介绍了大尺寸T10A材料遭遇的硬度尴尬，并直言“不是说标准硬度一定下来,就什么尺寸的此材料都可以做到书上推荐的硬度的.因为工件淬后硬度有尺寸的影响,即尺寸效应”。
3、而在http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=9526链接中，作者虽然不肯定是不是尺寸效应，但通过Cr12真空炉淬火提供了一个有趣现象：大小件混装时，有效厚度大的小尺寸件能淬硬，而有效厚度小的大尺寸件却淬不硬。
4、在http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=5154链接中，耿建亭版主推介了大和久重雄《热处理108招秘笈》中的一招“零件愈大者淬火性越差,此为质量效应(MASS  EFFECT).到某一尺寸以上则表面可以淬火,但内部则因冷却速度降低以致无法淬入.再大则连表面也无法淬入......”，虽然因中日两国用词有所区别，但可看出说的也是尺寸效应问题，并且同时说了第1、2两链接涉及的问题。
      通过以上几个链接我们发现，尺寸对淬火后组织和硬度有着不可忽视的影响。而我也有几个问题：
      1、准确的“尺寸效应”的定义是什么？
      2、尺寸对淬火效果的影响主要应该是对同一材料来说，不同尺寸的工件在淬冷过程中所能达到的实际冷却速度的影响。那么对不同材料来说是否都应该有一个临界不硬尺寸？
     3、在上述第3个链接中的异常现象应如何解释？

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-7-13 17:02 编辑 ]

问学

这个问题很广,要看材料和工件的结构.但有探讨价值.

横笛吹雨

一个实际的问题就是：大尺寸合金钢件，油淬不硬水淬怕裂。如下面这个帖子（http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=21752&extra=page%3D1）所讨论的，众说纷纭，尚难定于一尊。虽然所涉为低碳合金钢渗碳件，有渗碳因素、淬火工艺因素掺杂其间令问题复杂化，但该帖楼主提供的工件油淬不硬水淬硬度合格现象似露尺寸效应端倪。

zhuhua19820121

尺寸效应按你这么说就不只是有效厚度这么简单了，请教高人解释

横笛吹雨

有关有效厚度引发的异常的原文为“......我们这个真空炉子老出现相同的问题就是,大小件混装的时候,小件的有效厚度应该比这个大都能淬硬,但是尺寸大的(不是有效厚度),有效厚度并不大的,反而淬火回火出来硬度打不到,有工程师指出是尺寸效应,请专家们指正,一出现上述问题的原因,二能否具体详细的解释一下尺寸效应......”，最好请原发帖者zkp123321先生详细介绍一下情况，如大小件的尺寸差别、有效厚度差异和淬后硬度差异等。

横笛吹雨

翻阅大和久重雄的《热处理150问》，其中有影响热处理效果的三种效应（见附件）：质量效应（mass  effect）、形状效应、尺寸效应。
1、不知这三种效应是否是国际通用的术语？
2、我们所说的尺寸效应应该是对应于上述的质量效应。可惜本人只是在论坛见到尺寸效应这一叫法，尚未在我国的相关教科书中见到。还望智者相告。




[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-7-27 19:31 编辑 ]

lian

质量效应（mass  effect）是指钢铁零件的性质不只因化学成分，也因零件质量(mass)而异，这又分两种：一是影响热处理结果，另一个影响机谢械性质。质量效应与尺寸效应意义一样。
形状效应一 热处理效果受物品形状影响：有下述三种：
1.断面平衡﹔2.角偶部﹔形状所致的冷却差益异。
三种效应檔案打不開,不知內容為何............

横笛吹雨

关于在3楼所说“大尺寸合金钢件，油淬不硬水淬怕裂”问题，其中的大件水淬怕裂似乎不必担心，在《热处理150问》第22页称：“如果是有心淬火（指未淬透到中心），则在零件的外层形成马氏体先发生膨胀，外层产生压缩性残余应力，因而不必担心产生淬火裂纹。即使用水冷，零件的质量越大，也越不易发生裂纹。有心淬火的最好实例是高频淬火和渗碳淬火”。
      开裂问题不在本帖讨论范围，但3楼所说恐怕有误导作用，特此补充说明。

横笛吹雨

1、赞成7楼“质量效应与尺寸效应意义一样”的观点。
2、在未见到尺寸效应的权威定义之前，先把尺寸效应定义为零件截面尺寸对淬火效果（主要是组织、硬度）的影响，以便本帖的讨论。之所以不直接说尺寸而加以“截面尺寸”限制，是因为截面尺寸更有有效厚度意义，单纯大尺寸不一定有效厚度大，如薄壁管件或有内腔而薄壁的件。同时，为便于讨论，值考虑一般意义上的淬火而不考虑感应淬火等工艺。
3、《热处理手册》第二版第1卷第121-122页给出不同直径钢棒在水及油中冷却时表面和中心的冷却曲线，并有“在给定淬火介质中淬冷时，工件截面尺寸增大，表面和中心冷却速度都随之减慢，它们之间的差别页随之增大”的结论。这也说明工件淬冷时的实际冷却速度是淬火介质和工件截面尺寸共同决定的。
4、同一材质在同一淬火介质中淬冷时，尺寸效应的表现形式：
（1）小尺寸件完全淬透，自表至里获得100％M。
（2）随尺寸增大，中心可淬至50％M。
（3）尺寸再增大，表面可淬硬，但中心M小于50％，直至得到退火或正火态组织。
（4）尺寸进一步增大，表面都淬不硬。
5、从硬度看淬透性时，通常评定圆棒中心是否淬硬是以能不能达到半M组织应具有的硬度为标准，那么表面淬硬与淬不硬的的界限是什么？

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-7-28 00:28 编辑 ]

lian

所谓淬火临界硬度是指有无淬硬的交界，若在临界硬度以上，则表示已淬硬，在临界硬度以下，表示未淬硬。
淬硬取决于钢的含碳量，合金钢几不受合金元素影响，亦即以下式表示：
淬火的实用硬度(HRC)=30+50%C  (90%M硬度)
淬火的临界硬度(HRC)=24+40%C  (50%M硬度)
例如：40Cr钢，含碳量=0.4%代入，实用硬度(HRC)=50﹔临界硬度(HRC)=40。
此钢心部硬度达到40HRC，表示已完全淬火硬化。当然有些产品要求心部硬度要得到>80%M的也有。
淬火表面硬度的要求一般要求>90%M的硬度。

横笛吹雨

在JBT5944-1991《工程机械热处理件通用技术条件》中有两条关于淬后表面硬度的条文：
      （1）4.3.2.2a  调质件淬火后高温回火前，其表面硬度应大于硬度要求的上限。
      （2）4.3.3.2a  （淬火回火件）淬火后回火前，零件表面硬度应大于图样或工艺要求范围的中限。
      按此标准看，大尺寸件淬火表面硬度没必要（大到一定尺寸时也不可能）达到>90%M的硬度。