3-3 热处理条件与硬度的关系

由于硬度是确定机械性能的基础，因此在要求热处理时通常会指定硬度。此外，硬度是由淬火和回火的组合决定的，因此设置这些条件非常重要。

当加热温度超过A 1转变点时，机械结构钢开始从铁素体转变为奥氏体。如上节(3-2)所述，在A 1相变点和A 3相变点之间存在奥氏体和铁素体的混合组织，温度越高，铁素体量越少，超过A 3相变点。与奥氏体单相。淬火这些不会改变铁素体，但奥氏体经历马氏体转变和固化。换言之，淬火硬度随着淬火温度升高到高于A 1相变点而增加，并且马氏体的量增加，并且在高于A 3相变点时变得几乎恒定。

例如，图 1 显示了 S48C（直径 15 mm，长度 30 mm）中淬火温度和淬火硬度之间的关系。但是，这种情况下的淬火冷却方式是水冷和油冷的比较，表现出表面硬度和中心硬度的变化。一般来说，淬火温度越高，硬度越高，如果是水冷的话，表面和中心的硬度几乎没有差别。即使淬火温度高，从770℃以上的温度硬化的样品的表面硬度也大致相同，预计该温度附近是S48C的A 3

图1 淬火温度和淬火冷却液对S48C淬火硬度的影响

另外，从这张图可以看出，即使直径在15mm左右，油冷的中心部分的硬度也异常低于表面硬度，淬火温度低的大部分都是硬化的，没有硬化的。之所以表面和中心的硬度差异很大，是因为S48C的淬透性很差，而以这个直径，与合金钢的硬度几乎没有差异。

图 2 各种冷却液淬火后的表面和中心硬度

图2显示了各种直径为25mm的机械结构钢从850℃到各种冷却液淬火得到的表面硬度和中心硬度。此时使用水、油和硝酸盐浴作为冷却剂。对于机械结构合金钢 SCM435 和 SNC631，无论冷却液类型如何，表面硬度和中心硬度几乎没有差异。然而，在碳钢S45C的情况下，中心硬度明显小于表面硬度，而且冷却液的影响也很明显。也就是说，从这个图中可以看出，冷却液的冷却能力对水更大，对油更小。从该硬度测量结果可以看出，碳钢的淬透性极差。淬透性将在本章3-6中详细说明，请参考。

图3 S48C和SCM435回火温度与表面硬度的关系

如第 2、2-5 章所述，机械结构钢回火的目的是调整其硬度，以显着提高淬火钢的韧性。图3显示了S48C和SCM435的回火温度与表面硬度的关系。此时的硬化组织是一种从850℃淬火形成单相马氏体，另一种从A 1相变点和A 3相变点中间淬火形成两相马氏体+铁素体的结构。无论钢种和淬火条件如何，硬度随着回火温度的升高而逐渐降低，发现通过设定回火条件来获得预定的硬度是比较容易的。但是，回火温度上升引起的硬度软化程度因淬火条件和钢种而异。换言之，关于淬火温度，两种钢种从高温淬火的样品自然具有较高的淬火硬度，但即使在回火后它们仍保持高硬度。此外，合金钢 SCM435 的回火软化程度低于碳钢 S48C。这种现象被称为“高回火抗软化性”，作为提高淬透性的合金元素Mo和Cr正在有效地发挥作用。