常用齿轮钢渗碳层淬透性的计算方法

D0I:10.13374/i.issm1001053x.1992.01.025 第1卷第1期 北京科技大学学报 Vo1.14No.1 1992年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan。1992 常用齿轮钢渗碳层淬透性的计算方法 金石·田琮·宋沂生·常曙光·余泳泽 摘要：用20 CrMnTi、20MnVB及20 CrNiMo3种常用齿轮锅作试验，在研究3种相 关透性组织判据(Dr(90%M)、D1(99.9%M)和D1(50%M)的基础上，以90%马氏体 透性的组织判据，建立了含有元秦交互作用项、能连续计算善层谇透性值JD(90%)(端谇试 为渗层淬样上自水冷端到90%马氏体区的J距离)的多项式回归方程。利用该方程对上述3种 钢所作的相应计算，结果与实测值符合得很好。 关键词：渗层谇透性，齿轮钢，谗碳 Calculation Method of Case Hardenability of Carburizing Gear Steels Jin Shi Tian Cong Song Yisheng Chang Shuguang·Yu Yongze*· ABSTRACT:On the basis of three structure criteria of hardenability(D1% D.%xandD%)of 20CrMnTi,20MnVB and 20CrNiMo steel,according to the case hardenability structure criterion (90%M),established regressive equations which contained the term of interaction effect between alloy elements on hardena- bility,and could continuously calculated the values of case hardenability(Do%x -on the top-quenched specimen,the distance from the top to the 90%martensite zone).The calculated values by these equations have shown satisfactory agre- ement in comparision with the experimental data of aforementioned three steels, KEY WORDS:case hardenability,gear steel,carburization 1991-01-24收到初稿，1991-10-12收到缘改稿 ·北京科技大学(University of Science and Technology Beijing) ··大治钢厂(Daye Steel Works) 49

第 14卷第 1 期 1 99 2年 1 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l 。 1 4 N o 。 l J a 。 。 19 9 2 , 户 常用齿轮钢渗碳层 淬透性的计算方法 金 石 · 田 琼 ’ 宋沂生 ’ 常曙光” 余泳泽 ’ 摘 要 : 用 Z o C r M 。 丫i 、 : 。 M n v B及 Zo C r N I M o 3种常用齿轮 钢作试验 , 在研究 3 种相 关淬透 性组织判据 ( D x ( 9 0% M ) 、 D i ( 。 , 。 , % M )和 D i ( 5 0 % M ) ) 的基础 上 , 以 。。 % 马 氏体 透 性的组织判据 , 建立了 含有元素交 互作用项 、 能 连续 计算渗层淬透性值 J D (9 。 纬 }( 端淬试 为 渗层淬样 上自水冷端到 90 % 马氏体 区的 J 距离 ) 的多项式回 归方 程 。 利用该方程对上述 3种 创所作的相应计 算 , 结果 与实测值符合得很好 。 关键词 : 渗层淬透性 , 齿轮钢 , 渗碳 C a l e u l a t i o n M e t h o d o f C a s e H a r d e n a b i l i t y o f C a r b u r i z i n g G e a r S t e e l s J f n S h i . T f a n C o n g . S o n g Y 才s h e n g ’ C h a ” 夕 S 石` 夕封 a n g 二 Y u Y o n g Z e ’ . A B S T R A C T : o n t五e b a s i s o f t h r e e s t r u e t盯 e e r i t e r i a o f h a r d e n a b i l i t 了 ( D l , o % 从、 D x 。 , . , % 从 a n d D : 。 o % 从 ) o f 2 0 C r M n T i , Zo M n V B a n d Zo C r N IM o s t e e l , a e e o r d i n g t o t h e e a s e h a r d e n a b i l i t y s t r u e t u r e e r i t e r i o n ( 9 0 % M ) , e s t a b l i s h e d r e g r e s s i v e e q u a t i o n s w h i e h e o n t a i n e d t h e t e r m o f i n t e r a e t i o n e f f e e t b e t w e e n a ll o y e l e m e n t s o n h a r d e n a - b s ls t y , a n d e o u l d e o n t i n u o u s l y e a l e u l a t e d t h e v a l u e s o f e a s e h a r d e n a b i l i t了( J D 。 。 % 址 — o n t h e t o p 一 q u e n e h e d s p e e i m e n , t五e d i s t a o e e f r o m t h e t o p t o t h e 9 0 % m a r t e n s i t e z o n e ) 。 T h e e a l e u l a t e d v a l u e s b y t h e s e e q u a t i o n s h a v e s h o w n s a t i s f a e t o r y a g r e - e m e n t 主n e o m p a r i s i o n w i t h t h e e x p e r i m e n t a l d a t a o f a f o r e m e n t i o n e d t h r e e s t e e l s - K E Y W O R D S ; e a s e h a r d e n a b i l i t y , g e a r s t e e l , e a r b u r i z a t i o n 1 9 9 1 一 0 1 一 2。收到初稿 , 19 9 1 一 1 0 一 12 收到修 改稿 二 北京科技大学 ( U n i v e r s i t y o f S e i e n C e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g ) 大 冶钢厂 ( P , y e s t e o l W o r k s ) 妇 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1992. 01. 025

渗碳钢的谇透性有心体淬透性和渗层谇透性之分。C.F,Jatczak等c1~3开创了在高碳 钢中合金元素谇透性乘子的研究，为渗层淬透性的研究打下了基础。自70年代初以来，人们 从不同的角度探讨渗碳层淬透性的计算方法。 R.F.Kern4)最早提出用渗碳端淬试样上开始出现贝氏体的J距离DFB(Distance to First Bainite)作为渗碳层淬透性指标，并以简单迭加模型用电子计算机分别建立了两种热 处理工艺下、碳含量为1%的渗层淬透性计算回归方程。 C.T.Eldis5)随后也同样以DFB作为渗碳层淬透性指标，在正交设计基础上，以含有 交互作用项的多项式模型用电子计算机建立了一种热处理工艺下，碳含量为0.9%的渗层淬 透性(DFB)计算回归方程。 P.Deb,M.C.Chaturvedi和A,K.Jena等人，用多项式逼近前人建立的元素含量与谇 透性乘子的关系，其中包括适用于(0.75~1.25)%碳含量的乘子关系)。在此碳含量范围 内元素乘子的数据取自C.F.Jatczak的工作r7)。由此计算所得高碳钢的淬透性（理想临界 直径)可以作为渗层淬透性的参考。 以上所述各种计算渗层谇透性的方法，都无法实现碳含量连续变化时的渗层谇透性计 算。 本文在3种齿轮钢渗碳层淬透性组织判据测定工作的基础上，建立了在碳含量连续变化 的条件下，适用于3种钢两种热处理工艺的、由钢的化学成分计算渗层淬透性值的方程。 1研究用钢及研究方法 1.1研究用钢 研究用钢的化学成分如表1所示。其中，20 CrMnTi和20MnVB钢为平炉冶栋的工业用 钢，20 CrNiMo为电炉冶炼的工业用钢。研究用试样由初轧坯上切取。 表1研究用钢的熔炼样化学成分(%) Table 1.Ladle analysis of experimental steels (% 钢种 Ma Si P S Cr Ni Mo Ti Cu 20CrMnTi 0.210.910.280.0170.0121.140.03 0.08 一 0.11 20MnVB0.201,290.250.0170.0130.050.03 0.090.00210.06 20 CrNiMo0.220.740.300.0240.005D.630.540.24 一0.08 1.2研究方法 在钢锭头、中、尾的不同部位切取端谇试样(20 CrMaTi钢11个；20MnVB钢12个；20Cr NiMo钢6个)，经930℃、8h气体渗碳。渗碳后的热处理工艺为：①840℃加热30min端谇； ②930℃加热30min经10min预冷至840℃，保温10min端淬。在每个端淬试样所磨制的4个层 深磨面（相应于4个碳含量）的中心线上，定量测定了过冷奥氏体分解产物的体积百分数， 从而可分别确定相应于50%M(马氏体)、90%M和99.9%M的J距离（记作JD5o%M、 JD,%x和JDg9.9%w)。50%M和90%M的测量相对误差小于5%。99.9%M的测量，以端淬 样给定磨面上首次出现过冷奥氏体分解产物的J距离为准（一般取3次随机测定值的均值）。 50

渗碳钢的淬透性有心体淬透性和 渗层淬透性之分 。 C . F . J a t c Z a k 等 〔 ` 一 3 ’ 开 创 了 在 高碳 钢 中合金元素淬透性乘子的研究 , 为渗层淬透性的研究打下了基础 。 自70 年 代 初以来 , 人们 从不同的角度探讨渗碳层淬透性的 计算方法 。 R . F . K e r n 〔 4 ’ 最早提 出用渗碳端淬试样上开始 出 现 贝 氏 体 一 的J 距 离D F (B D i s t a cn e ot F i r s t B a in it e ) 作为渗碳层淬透性指标 , 并以简单迭加模型用 电子 计算机分别建 立了两 种 热 处理工艺下 、 碳含量为 1 %的渗层淬透性计算 回归方程 。 c 。 T 。 lE id s 〔 ” , 随后也同样 以 D F B作为渗碳层淬透性指标 , 在正交设计基础 上 , 以含 有 交互 作用项的多项式模型用电子计算机建立了一种热处理工艺下 , 碳含量 为 0 . 9 % 的渗层淬 透性 ( D F )B 计算回归方程 。 P . D e b , M . c . c ha ut r v e id 和 A . K . J e n a 等人 , 用多项式逼近前 人建 立的 元素含量 与 淬 透性乘子的关系 , 其中包括适用于 ( 0 . 75 一 1 . 25 ) %碳含量的乘子 关系 〔 “ ’ 。 在 此碳含量 范 围 内元素乘子的数据取 自C 。 F 。 J at o z ak 的 工作 〔 7 ’ 。 由此 计算所得高碳钢 的淬透性 (理 想 临 界 直径 ) 可 以作为 渗层淬透性的参考 。 以上所述各种 计算渗层淬透性的 方法 , 都无法 实现碳含量连续变化时的渗层 淬 透 性 计 算 。 本文在 3 种齿轮钢渗碳层淬 透性组织 判 据测 定工 作的 基础上 , 建立 了在碳含量连续变化 的 条件下 , 适 用于 3 种钢两种 热处理工艺的 、 由钢的化学成 分计算渗层淬透性值的 方程 。 1 研究 用钢及研究方法 1 。 1 研 究用钥 研究用钢的化学成分如表 1 所示 。 其 中 , 20 rC M n iT 和20 M n V B钢为平炉冶 炼的工 业 用 钢 ; 20 C r NI M 。为 电炉冶炼 的工业用钢 。 研究 用试样 由初轧坯上切取 。 表 1 研究用铜的熔炼样 化学成分 ( % ) T a b l e l 。 钢 种 C M n L a d l e a n a l y s i s o f e x p e r i m e n t a l s t e e l s ( 写 ) 5 1 P 5 C t N i M o T I V B C u 2 0 C r M n 丁 i 2 0 M n V B 2 0 C r N I M o 0 。 2 1 0 。 2 0 0 。 2 2 。 9 1 。 2 9 0 。 7 4 0 。 2 8 0 。 2 5 0 . 3 0 0 。 0 1 7 0 。 0 1 7 0 。 0 2 4 0 1 2 1 0 13 0 0 0 5 0 。 1 4 0 . 0 3 一 0 5 0 。 0 3 0 。 0 9 。 63 0 。 5 4 0 。 2 4 一 0 。 1 1 0 。 0 0 2 1 0 。 0 6 一 0 。 0 8 1 . 2 研 究方 法 在钢锭头 、 中 、 尾 的 不 同部位切取端淬试 样 ( Zo C r M n T i 钢 1 1 个; Z o M n v B钢1 2个; 2 0 C r NI M 。 钢 6个 ) , 经 9 30 ℃ 、 s h 气体渗碳 。 渗碳后的热处理工 艺为 : ① 8 40 ℃ 加热 30 m in 端 淬; ②公 。℃ 加热3 0 m in 经1 0 m in 预冷至 84 。 ℃ , 保温 l o m in 端淬 。 在 每 个端 淬试样所磨制的 4 个层 深磨面 · ( 相应于 4 个碳含量) 的 中心线上 , 定量测定了 过冷奥氏 体分解产物的体积百 分数 , 从而 可 分别 确 定 相 应 于 50 纬M ( 马 氏 体 ) 、 90 % M和 9 9 . 9 % M 的 J 距 离 ( 记作 J 刀 。 。 % 。 J 刀 。 。 % M和 J D 。 。 . 。 %妇 。 50 % M 和 90 % M 的测 量相对误 差小于 5 % 。 9 9 。 9% M 的测量 , 以端淬 样给定磨面上首次 出现过冷奥 氏体分解产物的 J距离为准 (一般取 3 次随机测定值的均值 )

在端淬试样测试平台的第5层深（此时测试平台的宽度为15mm)磨面上，用X-射线荧光分 析法测定合金元素含量，并用该磨面的钢屑以化学分析法测定硼含量。用同炉渗碳的剥层分 析试样（中30mm×220mm)测定渗碳层由表面到心部14个层深（总深大于2.4mm)处的碳含 量。 在上述各项测定工作的基础上，按设定的多项式数学模型，对上述两种热处理工艺下化 学成分与淬透性值(JD,⅓M)的关系作多项式逐光回归，得到下述的最终形式的方程。 2研究结果 (1)渗碳层的碳浓度变化3种试验用钢经930℃，8h气体渗碳后渗层碳含量的变化如表 2所示。 (2)渗碳层的合金元素含量3种试验用钢端淬试样第5层深磨面上的合金元素含量如表 3所示。 (3)3种钢的渗层淬透性值JD。0%:根据金相定量结果，3种钢两种热处理工艺条仲下 JD,0%M与层深的关系如图1所示（散点）。 (4)渗层淬透性值(JD,0%)的计算公式在上述试验结果的基础上，以90%M作为渗 碳层淬透性的组织判据，考虑元素之间的交互作用，以设定的多项式数学模型，分别对两种 热处理工艺下化学成分与淬透性值的关系作多项式逐步回归分析，所得渗层淬透性的计算公 式如下（式中各元素符号代表各元素的质量百分数)： (a)930℃8h渗碳、重新加热至840℃，30min,端淬条件下： 表2研究用钢渗层碳含量的变化(x:距表面的距离) Table 2.Change of carbon content of carburized layer (x:distance from surface) 定碳样 20CrMaTi 20MnVB 20CrNiMo 编 编 x/mm C/% x/mm C/% x/mm C/% 1 0.020 1,28 0.027 1.21 0.028 1.28 2 0.065 1.19 0.079 1,03 0.088 1.30 3 0.204 1,10 0.235 1,06 0.227 1.04 0,412 0.90 0.421 0.90 0.437 0.90 0.601 0,77 0,617 0.77 0.626 0.77 0,807 0.63 0.839 0.64 0.825 0,64 7 1.004 0,53 1.027 0.54 1.057 0.54 1.211 0.44 1.234 0.42 1.244 0,44 1.400 0.36 1.415 0.36 1.444 0.37 10 1.609 0.28 1.622 0.29 1,641 0.31 11 1,806 0.24 1.827 0,21 1.835 0.29 12 2,009 0.22 2.030 0.32 2.027 0.26 3 2,209 0.21 2.231 0.22 2.245 0,24 14 2,395 0.20 2.419 0.21 2.439 0.22 51

在端 淬试 样测试 平台的 第 5 层深 ( 此时测试 平台的 宽度为 1 s m m ) 磨 面上 , 用 X 一 射线荧光分 析法测定合金 元素含量 , 并用该磨面的钢屑 以化学 分析法 测定硼 含量 。 用 同炉渗碳的剥层 分 析试样 ( 中3 o m m x 2 20 m m ) 测 定渗碳层由表面到心部 14 个层 深 ( 总深大 于2 . 4 m m )处 的 碳 含 量 。 在上述各项 测定工 作的基础上 , 按 设定的多项式数学模型 , 对 上述两种热处理工 艺下化 学 成分与淬透性值 (I 刀 。 。 纬矽 的 关系 作多项式逐步 回归 , 得到下述的 最终形式的方程 。 2 研 究 结 果 ( 1) 渗 碳层的碳浓度变 化 3种试验用钢 经 93 。℃ , h8 气体渗碳后渗 层碳含量的变化如表 2 所示 。 ( 2) 渗碳层 的 合金 元素含量 3种试 验用钢 端淬试样第5层 深磨 面上的合金元素含量如表 3 所示 。 ( 3) 3种 钢的 渗层淬透性值 J D 。 。 % 、 根据金 相定量结果 , 3种 钢 两种热处理工艺 条件 下 J D 。 。 % M与 层 深的 关系 如 图1 所示 ( 散点 ) 。 ( 4) 渗层淬透 性值 (J D 。 。 %矽 的 计算公 式 在上述试验结果的 基 础 上 , 以 90 % M 作为渗 碳 层淬透 性的组织 判据 , 考虑 元素之 间的 交互作用 , 以设定的多项 式数 学模型 , 分别对 两种 热处理工艺下 化学成分与 淬透性值的关系 作多项式逐 步回归分析 , 所得渗层淬透性的计算公 式如下 ( 式中各元素符号代表各元素的 质量百 分数 ) : ( a ) 9 3 。℃ s h渗碳 、 重新加热至 8 40 ℃ , 30 m in , 端 淬条件下 : 表 2 T a b l e Z 。 C h a 研 究用钢 渗层碳含艇的变 化 (二 : 距表面 的距 离 ) n g e o f e a r b o n e o n t e n t o f e a r b u r i z e d l a y e r ( x : d i s t a n e e f r o m s u r f a e e ) 定 碳 样 编 号 2 0 C r M n T i 艺O M n V B 2 0 C r N I M o 劣 / m m C /% 1 。 2 8 l 。 1 9 1 。 10 0 。 90 0 。 7 7 0 , 6 3 0 。 5 3 0 。 4 4 0 。 3 6 0 。 2 8 0 。 2 4 0 。 2 2 0 . 2 1 0 。 2 0 二 / m m C / % 戈 / m m 10 1 1 1 2 13 0 。 0 2 0 0 。 0 6 5 0 。 2 0 4 0 。 4 1 2 0 。 6 0 1 0 . 8 0 7 1 。 0 0 4 1 。 2 1 1 1 。 40 0 1 。 60 9 1 。 80 6 2 。 00 9 2 。 2 0 9 2 。 3 9 5 0 。 0 2 7 0 。 0 7 9 0 。 2 3 5 0 。 4 2 1 0 。 6 1 7 0 。 8 3 9 l 一 0 2 7 1 。 2 3 4 1 。 4 15 1 。 6 22 1 一 8 2 7 2 。 0 3 0 2 。 2 3 1 2 。 4 1 9 1 。 2 1 1 。 0 3 1 。 0 6 0 。 9 0 0 。 7 7 0 。 6 4 0 。 5 4 0 。 4 2 0 。 3 6 0 。 2 9 0 0 2 1 0 。 3 2 0 。 2 2 0 。 2 1 0 。 02 8 0 。 0 8 8 0 。 22 7 0 。 4 3 7 0 一 6 2 6 0 一 8 2 5 1 一 0 5 7 l 。 2 4 4 1 一 4 4 4 l 。 6 4 1 1 . 8 3 5 2 一 0 2 7 2 。 2 4 5 2 。 4 3 9 C /% 1 。 2 8 1 . 3 0 1 。 0 4 0 。 9 0 0 。 7 7 0 。 6 4 O 。 5 4 0 。 4 4 0 。 3 7 0 。 3 1 0 。 2 9 0 。 2 6 0 。 2 4 0 。 2 2

表3各端淬样第5层深磨面上合金元素的含量(%) Table 3.Alloy elements content of No,5 platform (width of this platform is about 15mm)of top-quenched specimen (% 钢 种 试样号 Mn si Cr Ni Mo Al Ti 8 吃 0.767 0.319 0.6290.519 0.2300.012 0.011 0.001 32 0.821 0.279 0.6410.535 0.234 0.011 0.028 0.009 20CrNiMo 33 0.771 0.276 0.633 0.521 0.227 0.013 0.029 0.012 一 34 0.762 0.282 0.6400.517 0.236 0.028 0.017 0.004 35 0,760 0.292 0.629 0,518 0.223 0.019 0.007 0.004 36 0.767 0.287 0.624 0.513 0.228 0.026 0.020 0.004 37 0.916 0.255 1.189 0.037 0.0060.024 0.074 0.002 38 0.947 0.242 1,217 0.039 0.008 0.005 0.090 0,004 一 39 0.930 0.240 1.181 0.036 0.0100.011 0.077 0.001 10 0.8970.241 1.1650.030 0.0060.007 0.061 0.001 一 41 0.913 0.236 1.179 0.031 0.007 0.015 0.062 0.003 20CrMnTi 43 0.930 0.199 1.187 0.048 0.005 0.018 0.056 0.002 一 44 0.928 0.187 1,186 0.032 0.004 0.002 0.045 0.002 45 0.929 0.185 1.201 0.031 0.008 0.019 0.057 0.001 一 46 0.906 0.215 1.183 0.031 0.008 0.022 0.051 0.004 47 0.9450.203 1.2120.035 0.006 0.003 0,054 0.001 48 0.933 0.239 1,197 0,031 0.008 0,011 0.040 0.001 49 1.333 0,266 0.079 0.030 0.005 0.030 0.033 0.098 0.0017 50 1,376 0.24 0.070 0.024 0.007 0.013 0.052 0,1060.0016 1.345 0.232 0.077 0.025 0.007 0.020 0.057 0.1150.0016 52 1.278 0.218 0.080 0.019 0.005 0.028 0.028 0.093 0.0015 20MnVB 53 1.301 0.240 0.079 0.021 0.007 0.024 0.035 0,0980.0016 1.274 0.214 0.079 0.024 0.005 0.037 0.038 0.0950.0015 1,368 0.214 0.080 0.019 0.004 0.017 0.036 0.0960.0013 56 1,383 0.221 0.0850.029 0.0060.011 0.028 0.1060.0013 57 1.344 0.227 0.082 0.023 0.0050.019 0,0310.0960.0015 58 1.349 0.217 0.084 0.017 0.003 0.024 0,039 0.0940.0012 59 1.369 0.215 0.084 0.027 0.0080.018 0.0400.0970,0014 60 1.326 0.200 0.083 0.020 0.006 0.018 0.0250.1070.0013 50 840℃ 40 90't tiartensite 90C-B40℃ 102011.11o 是 3●20h18 是 2o."'imnl 40 3●20nhB 30 0 30 2 20 o 2 2 10 10 (a】 0 0.5 (b 1,0 3.5 、2.0 0 Distance from sur face /mm 0 0.2 1.0 .5 2.0 Distance from surfare ,mm 图1研究用钢渗层淬透ID(90%M)与层深关系 (a)A30℃8h气体渗峡+840C30min加热端淬，(b)930℃8h气体渗碳+930℃30min→预冷至840℃10min,端谇 Fig.1 Case hardenability(JD(90%M))vs.deep of carburized layer of experimental steels 5?

表 3 各端淬样 第 5 层 深磨面上合 金元 素的含 艇 ( % ) T a b l e 3 。 A l l o y e l e m e n t s e o n t e n t o f N o . 5 p l a t f o r m (w i d t h o f t h i s p l a t f o r o 1 5 a b o u t 1 5 m m ) o f t o p 一 q u e n e五e d s p e e i nl e n ( % ) 钢 种 试 样号 M n S i C r N i M 0 A 1 T i V 二叮丹,1J任尸` 勺扣舀内九称,JU0 内On 2 0 C r N I M o 0 。 76 7 0 。 8 2 1 0 。 77 1 0 。 7 6 2 0 。 7 6 0 0 。 76 7 0 。 3 19 0 。 2 7 9 0 。 2 76 0 。 2 82 0 。 2 92 0 。 2 87 0 。 6 2 9 0 。 6 4 1 D 。 6 33 0 。 6 40 0 。 6 2 9 0 一 6 24 0 。 5 1 9 0 。 5 3 5 0 。 5 2 1 0 。 51 7 0 . 5 1 8 0 。 5 1 3 0 。 2 3 0 0 。 2 3 4 0 。 22 7 0 。 2 3 6 0 。 2 2 3 0 。 2 2 8 0 。 0 1 2 0 。 0 1 1 0 。 0 1 3 0 。 0 2 8 0 。 0 1 9 0 。 0 2 6 0 一 0 1 1 0 一 0 2 8 0 一 0 2 9 0 一 0 1 7 0 。 0 0 7 0 一 0 2 0 0 。 0 0 1 一 O 。 0 0 9 一 0 。 0 12 一 0 。 0 0 4 一 0 。 0 0 4 一 0 , 0 0 4 一 9 1 6 9 4 7 2 0 C r M n T i 0 。 9 3 0 0 。 8 9 7 0 。 9 1 3 0 。 93 0 0 。 92 8 0 。 9 2 9 0 一 9 0 6 0 一 9 4 5 0 。 9 3 3 0 一 2 5 5 0 。 2 4 2 0 。 2 4 0 0 。 2 4 1 0 。 2 3 6 0 . 19 9 0 一 18 7 0 。 1 8 5 0 。 2 1 5 0 。 2 0 3 0 。 2 3 9 1 。 1 8 9 1 一 2 1 7 1 一 18 1 1 0 1 6 5 l 。 1 7 9 1 一 18 7 1 。 18 6 1 。 2 0 1 1 。 1 83 1 。 2 1 2 1 。 1 9 7 0 。 0 3 7 0 。 0 3 9 0 。 0 3 6 0 , 0 3 0 0 。 0 3 1 0 。 0 4 8 0 。 0 3 2 0 。 0 3 1 0 。 0 3 1 0 一 0 3 5 0 。 0 3 1 0 。 0 0 6 0 。 0 0 8 O 。 0 1 0 0 。 0 0 6 0 。 0 0 7 0 。 0 0 5 0 。 0 0 4 0 。 0 0 8 0 。 0 0 8 0 。 0 0 6 0 。 0 0 8 0 。 0 2 4 0 。 0 0 5 0 。 0 1 1 0 。 0 0 7 0 。 0 1 5 O 。 0 1 8 0 。 0 0 2 0 。 0 1 9 0 。 0 2 2 0 。 0 0 3 0 。 0 1 1 0 。 0 7 4 0 。 0 02 一 0 。 0 9 0 0 。 0 0 4 一 0 。 07 7 0 。 0 0 1 - 0 。 0 6 1 0 。 0 0 1 一 0 。 0 6 2 0 。 0 03 一 0 。 0 56 0 。 0 02 一 0 。 0 4 5 0 。 0 0 2 一 O 。 0 57 0 。 0 0 1 一 0 0 0 51 0 。 00 4 一 0 。 0 54 0 。 0 0 1 一 0 。 0 4 0 0 。 0 D I 一 37389拍41招衬朽拓478 .0 2 0 M n V B 1 一 3 3 3 1 。 3 7 6 1 。 3 4 5 1 。 2 78 l 。 3 0 1 1 。 2 74 1 。 3 68 1 。 3 8 3 1 。 3 4 4 1 。 3 4 9 1 。 3 6 9 l 。 3 2 6 0 。 2 6 6 0 。 2 4 4 0 . 2 3 2 0 。 2 1 8 0 。 2 4 0 0 。 2 1 4 0 。 2 1澳 0 。 2 2 1 0 。 22 7 0 。 2 1 7 0 一 2 1 5 0 。 2 0 0 0 。 0 7 9 0 。 0 7 0 0 。 0 7 7 0 。 0 8 0 0 . 0 7 9 0 。 0 7 9 0 。 0 8 0 0 。 0 8 5 0 。 0 8 2 0 。 0 8 4 0 。 0 8 4 O 。 0 8 3 0 . 03 0 0 . 0 2 4 0 。 0 2 5 0 。 0 1 9 0 . 0 2 4 0 一 0 2 4 0 一 0 1 9 0 。 0 2 9 0 。 0 2 3 0 。 01 7 0 。 0 2 7 0 。 0 2 0 0 。 0 0 5 0 。 0 0 7 0 。 0 0 7 0 。 0 0 5 0 。 0 0 7 0 。 0 0 5 0 。 0 0 4 0 。 0 0 6 0 。 0 0 5 0 。 0 0 3 0 。 0 0 8 0 。 0 0 6 0 。 0 3 0 0 。 0 1 3 0 。 0 2 0 0 。 02 8 0 . 0 2 4 0 。 0 3 7 0 . 01 7 0 。 01 1 0 。 0 1 9 0 0 0 2 4 0 。 0 1 8 0 。 0 1 8 0 . 03 3 0 一 0 5 2 0 一 0 5 7 0 。 02 8 0 一 0 3 5 0 。 03 8 0 。 0 3 6 0 。 0 2 8 0 . 0 3 1 0 一 0 3 9 0 。 0 4 0 0 。 0 2 5 0 。 0 9 8 0 。 1 0 6 0 一 1 15 0 。 0 93 0 。 0 98 0 。 0 9 5 0 。 0 9 6 0 一 1 0 6 0 。 0 9 6 0 。 0 9 4 0 。 0 9 7 0 。 1 0 7 0 一 0 0 1 7 0 . 0 0 1 6 0 一 0 0 1 6 0 一 0 01 5 0 。 0 0 1 6 0 。 0 0 1 5 0 口 0 0 1 3 0 。 0 0 1 3 0 。 0 0 1 5 0 。 0 0 1 2 O 。 0 0 1 4 0 。 0 0 13 49别邪501326789的 ~ ~ , 尹~ . ~ ~ . . ~ . ~ 口~ ~ S O r 一 -一 -~ - 一 - 一~ 一 , ~ 一 ~ 一一 ~ 一一一 - 了- 一一 -一一 一 一 9 口飞 【} a { t 日 n s i 七e 9 3已 t 一 已臼Q ` C 川叨 住任 \ 卜汤 门日少2 g J 一尔`护D01。ù 9 0 落M日 r t 曰 n 弓 立 t 尸 ! 一 { 1 0 2 0 Cr 冈 i f { o 、 _ 一 2 0 2 0 C r 杯n Ti 一 2 0 卜! 、 B n 、 } . ( a 〕 ) 0 2口一 丁丫 1 rj o 2 0 州f 一 件 川 义 不 . 2 0 r t n 、 日 任E 艺卜O勺\沪600 尹 尹 。 O呈。 乞a n 。 。 介o m 弓 tj r 伪 e e m/ 印 口 飞 。 才 与 日2 . 0 D i s t a l 飞t 飞 e f - 图 1 研究用钢渗层淬透 J D ( 90 % M ) 与层深关系 r o m 只 L l r f 门 〔 、 户 , / m 用 ( a ) 只3 0 ℃ s h 气体渗峨 + 8 40 ℃ 3 o m f n 加热端淬 , ( b ) 9 3 0℃ s h气体渗碳 + 9 3 0℃ s o m i n , 预冷 至 5 4 0℃ i o o i n , 端 淬 F 19 . 1 C a s e h a r d e n a b i l i t y ( J D ( 9 0% M ) ) v s . d e e P o f “ a r b u r 王` e d l a y “ t o f e x P e r i m , ” t a l “ ` 兮, ! s 5窗

JDgo%u(mm)=3.295+(-621.612Cr+18365.629Ni)C2+(339.906Cr-22080.665Ni+ +14657.159Mo+1763.909A1+29367.242B)C3+(-130.817+79.686Mm+ +8514.482Ni-8370.160M0-1285.936A1-89.934Ti)C-15542.27g MoSi2-335.731Cr-91.99C.Cr4+28188.825Si.Ni4+2398.2Mo- -6.0975410B.A14+558.512C.Cr-5440.294C.Ni-9349.045C.Mo+ +292.958Mn.Cr+8062412.4Cr.Ni.B+3313.782C.Mn.Si.Mo+265.436 C.MnCr.Ti-265723.85C.Mn.Cr.B-6197503.2C.Cr.Ni-B+1.47483· .108Si.Mo.Al.B (1) (b)930℃8h渗碳，重新加热至930℃，30min→预冷至840℃，10min,端淬条件下： JDgp%(mm)=7.776+(229.191Cr+720.978Ni+56.799Ti)C2+(338.59Cr-398.617 Ni-22284.849B)C3+(45.488-28.525Mn+48.823Si+105.129Cr)C- -131.99Cr-Mn3+133.926Cr.Mn-1799.357V-Si2-2281.619C.Si4- -222.211Ni.Cr3+23334170C.B2-2804.597C.Si-Mo+1513.116Si·Cr .Mo-1158511.9C.Si.Cr.B-601906.18C.MoA1-V (2) (5)3种渗层淬透性组织判据(D1o%u、D19.%m和D160%M)之间的转换关系由显微 组织定量结果所得JDg0%w、JDgg,g%M和JD50%M,经式(3)c8): D:(in)=0.050+8.823(JD)-8.981(JD)2+7.710(JD)3-4.216(JD)4+1.340 (ID)5-0.225(JD)6+0.015(JD)7 (3) 可分别转换成D1g0“与D:5%的对应关系（如图2中散点所示）以及D199.%x与D:0%M 的对应关系（如图3中散点所示）。经分别回归后，可得如下方程： Dt To 50%Martensite /in Dr TO 90%Hartensite /in 0 2 3 4 5 6 0 2 4 6 -15 35 120 售120 20CENIMo 20CrNiMo 20CrMnl1 O 20CrMNT1 ut/ 100 100h ●20MnVB- 4 ◆20HnVB 80 90 60 3 3 0 60 8oo-a 2 40 40 2 00 4 20 20 公 合 0620406060100120140160 0 0 20406080100120140160 D:TD 50%Mattensite /mm D T0 90%Martensite /mm 图2试验用钢遂层D1(90%M)与D1(50%M)的关系 图3试验用钢楼层D1(99.9%M)与D1(90%M)的关系 Fig.2 Relationship between Di(90%M) Fig.3 Relationship between DI(99.9%M) and D1(50%M)of experimental and DI(90%M)of experimental stcels steels 的

J D o o % M ( m m ) = 3 。 2 9 5 + ( 一 6 2 i . 6 z ZC r + 1 8 3 6 5 。 6 2 9N i ) C “ + ( 3 3 9 . 90 6C r 一 2 2 0 8 0 . 6 6 5 N i + + i峨6 57 . 1 5 9 M o + 1 7 6 s . 9 0 9 A I + 2 93 6 7 . 2 4 2 B )C s + ( 一 1 3 0 . 5 1 7 + 7 9 。 6 8 6 M n + + 8 5 1 4 . 4 8 2 N i 一 83 7 0 . 1 6 0 M O 一 1 2 8 5 . 9 3 6 A I 一 8 9 . 93 4 T i ) c 4 一 1 5 5 4 2 . 27 9 M o 一 5 1 2 一 3 3 5 。 7 3 1C r 一 9 1 。 9 9C 一 C r 4 + 2 8 1 5 5 。 8 2 5 5 1 一 N i 4 + 23 9 8 . 2 M o 一 一 6 . 0 97 5 4 一 1 0 O B 一 A 1 4 + 5 5 8 。 5 1 2 C . C r 一 5 4 4 0 。 2 9 4C 一 N i 一 93 4 9 。 0 4 5C 一 M o + + 2 9 2 。 9 5 8 M n . C r + 8 0 6 2 4 1 2 . 4C r 一 N i . B + 3 3 13 。 7 8 2C 一 M n 一 S i . M o + 2 6 5 。 4 3 6 C · M n 一 C r 一 T i 一 2 6 57 23 。 8 5C 一 M n 一 C r 一 B 一 6 1 97 5 03 。 ZC 一 C r 一 N i 一 B + 1 。 4 7 4 5 3 - 。 1 0 . 5 1 一 M o 一 A I 一 B ( 1 ) ( b ) 9 3 0℃ s h渗碳 , 重新加 热至 9 3 0 0C , 3 0 m i n ~ 预冷 至 8 40 ℃ , 1 0 m i n , 端淬条 件下 : J D 。 。 % 从 ( m m ) = 7 . 7 7 6 + ( 2 2 9 . i g 1 C r + 7 2 o . 9 7 s N i + 5 6 。 了g g T i ) C Z + ( 3 3 5 . 5 9 C r 一 3 , 8 。 6 1 7 N i 一 2 2 2 8 4 。 8 4 9 B ) C 3 + ( 4 5 。 4 8 5 一 2 8 。 5 2 5 M n + 4 8 。 8 2 3 5 1 + 1 0 5 。 1 2 9 C r ) C 心 一 一 i 3i . 9 9 C r · M n 3 + 1 3 3 。 9 2 6 C r · M n 弓 一 1 7 9 9 。 3 5 7 V 一 5 1 2 一 2 2 8 1 。 6 1 9 C 一 5 1 4 一 一 2 2 2 。 2 1一N i · C r 3 + 2 3 3 3 41 7 0 C · B Z 一 2 8 0 4 。 5 9 7 C . S i 一 M o + 1 5 1 3 。 1 1 6 5 1 · C r . 一 M o 一 1 1 5 8 51 1 . 9 C 一 S i . C r 一 B 一 6 0i 9 0 6 . 1 8 C 一 M o 一 A I 一 V ( 2 ) ( 5) 3种渗层 淬透性组织判据 (刀 : 。 。 % 二 、 D l 。 。 。 % M和刀 : 。 。 % 矽 之 间的转换关 系 由显 微 组织 定量结果所得 J D , 。 % , 、 J D 。 。 . 。 % M和 J刀 : 。 % ` , 经式 ( 3) ` , ’ : D x ( i n ) = 0 . 0 5 0 + 8 。 8 2 3 ( J D ) 一 8 。 9 8 1 ( J D ) 2 + 7 . 7 1 0 ( J D ) “ 一 4 . 2 1 6 ( J D ) ` + 1 。 3 40 ( J D ) “ 一 0 。 2 2 5 ( J D ) “ + 0 。 0 1 5 ( J D ) 7 ( 3 ) 可 分别转换成刀 : , 。 叱 ` 与刀 : 。 。 % M 的 对应关系 ( 如图2 中散点所示 ) 以 及 D : 。 。 . , % ` 与刀 : 。 。 % , 的对应关 系 ( 如图 3 中散点所示 ) 。 经 分别回归 后 , 可得 如下方程 : D 工 T o , 0% Ma r t o n o i t e / 、 n 0 1 2 3 夺 5 6 D l 下0 , 。% t } a r t e n s 立t e / i n 2 多 4 5 6 1 2 0 甲州川艺欲仆`ó。su . 卜600 多4 一, 任 气 } ’ 毛 l 门 . _ 才 t 、 ! _ 0 2 6 C r 卜习i 日0 0 2 0 C r r闷N了土 一 { ’ 。 M n } 犷B } } 尸 洲 一 才 l , 一l ! ’ 一 一} t , 2 0 C r r刁工 M o J 2 0 C r M n T 工 . 2 0 M n V S -一 - { l { { 曰 户 l { 一 { l ’ . 三、 、 即胡200D 任三\沪州尸艺山二山óse uT \利叫脚山二ós ù乙e ē日à 0 夺 门1 2 次尔 . 尔。a1工 辞叭O10 ǐ,、 2 叨叨0D6 言 尸山T习四门。uJ `胡卜06 困 2 0 夺0 6 0 日0 1 0 0 1 2 0 1夺0 1 6 0 D : TD , D% Ma r t e n s i七e / 爪 m 0 2 0 夺0 6 0 8 0 10 D 1 2 O 下夺D 1 6门 刀工 T O 9 0% Ma r t e n 弓 i t 。 了m m 图 2 试脸 用 钢渗层 D: (。 o 写M )与 D i ( 5 0% M ) 的关 系 F i g . 2 R e l a t i o n s h i P b e t w e e n D x ( 9 0 % M ) a n d D x ( 5 0% M ) o f e x P e 了 i m e n t a l 5 t e e l s 图 3 试 验用 钢渗层 D i ( 9 9 . 9% M ) 与 D , ( , o% M ) 的 关系 F 19 。 3 R e ! a t i o n s h i P b e t w e e n D i ( , , . 9% M ) a n d D i ( 9 0 % M ) o f e x P e r i m e n : a l 5 t e e l s 每誉