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中华人民共和国国家标准 GB/T225—××××/ISO 642:1999 代替GB/T225-1988 钢—淬透性的末端淬火试验方法 (Jominy 试验) Steel-hardenability test by end quenching (Jominy test) (审定稿) ××××-××-××发布 ××××-××-××实施 国家质量监督检验检疫总局发布 GB/T 225—×××× 1 前言 本标准等同采用 ISO 642:1999《钢—淬透性的末端淬火试验方法(Jominy试验) 》 。 本标准代替 GB/T 225-1988《钢的淬透性末端淬火试验方法》 。 为了便于使用,对于 ISO 642:1999 ,本标准做了下列编辑性修改: a) “本国际标准”一词改为“本标准” b) 用小数点“.”代替作为小数点的逗号“, ” ; c) 删除了国际标准的前言; d) 图 1 进行重新绘制。 本标准与 GB/T225-1988的主要区别如下: a) 标准的名称; b) 试样在加热温度下的保温时间修改为(30 +50 )分钟; c) 冷却水的温度修改为(20±5)℃; d) 无试样放置时水射流的高度修改为(65±10)mm; e) 机加工取样的试样尺寸改为 25 +0.5 0 mm,试样轴线距表面改为 20 +5 0 mm; f) 取消压痕点交错排列的规定,增加压痕点位置精度±0.10mm的规定; g) 自回火检验用酸液改为一种; h) 原附录 A 调整为附录 B,新增资料性附录 A、附录 C 本标准的附录 A、附录 B和附录 C均为资料性附录。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:宝钢集团上海五钢公司、冶金工业信息标准研究院、北京首钢特殊钢有限公司、 钢铁研究总院 本标准主要起草人: 本标准所代替标准的历次发布情况为:GB/T225-1963,GB/T225-1988。 GB/T 225—×××× 2 钢——淬透性的末端淬火试验方法(Jominy 试验) 1 范围 本标准规定用末端淬火试验方法(Jominy 试验)测定钢的淬透性,试验时采用直径为 25mm、长 为 100mm的试样。 注:通过协商,对某一规定的应用范围,可采用已认可的数学模型(见附录C)进行Jominy曲线计 算来替代本标准中所叙述的末端淬火试验。如对结果有异议,应进行末端淬火试验。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T 230.1 金属洛氏硬度试验 第1部分:试验方法 GB/T 4340.1 金属维氏硬度试验方法 第1部分:试验方法 3 原理 试验由以下步骤组成 a) 将一圆柱形试样加热至奥氏体区内某一规定的温度,并按规定保温一定时间; b) 在规定的条件下对其端面喷水淬火; c) 在试样纵向磨制平面上规定位置测量硬度,根据钢的硬度值变化确定其淬透性。 4 符号和说明 符号 说明 数值 L 试样总长度 (100±0.5)mm D 试样直径 (25 +0.5 0 )mm t 试样在加热温度下的保温时间 (30 +5 0 )min t m 试样从炉中取出到开始淬火的最大间隔时间 5 s T 冷却水温度 (20±5)℃ a 垂直供水管内径 (12.5±0.5)mm h 无试样放置时水射流的高度 (65±10)mm l 从喷水管口到试样下端面的距离 (12.5±0.5)mm e 测定硬度用平面的磨削深度 (0.4~0.5)mm d 从淬火端面到硬度测量点的距离,以 mm 表示 Jxx-d 在距离 d 处的 Jomin 淬透性指数,以洛氏硬度 HRC-mm 表示 JHVxx-d 在距离 d 处的 Jominy 淬透性指数,以维 HV30-mm 表示 5 试样外形及其制备 5.1 样坯制取方法 如产品标准和协议无具体要求时,可按如下方法从产品中取样而不考虑产品的厚度(或直径): GB/T 225—×××× 3 ——用热轧或锻造制成直径为30mm~32mm的样坯; ——也可用机加工的方法制成直径为25 +0.5 0 mm的样坯, 其轴线与产品表面的距离必须为20 +5 0 mm (见 图1)。 当从连铸产品中取样时,建议取样前的压缩比至少不小于8:1。 在样坯机加工前的所有成形法中,产品各个面上的变形应尽可能均匀。 在单独浇注标准试料时,变形前的原始横截面至少是所要求的30mm~32mm样坯直径的3倍。 经特殊协议,可用一种适当的浇铸工艺制备试料,并在铸造状态下进行试验。 试样二个磨制平面的轴线应在距产品表面大致相同的距离处(见图1)。为此,应对样坯作标记以 便可以清楚地辨别出其在圆棒上的位置。 5.2 尺寸 5.2.1 用样坯机加工成直径25mm、长100mm的圆棒。 5.2.2 根据端部的形状,样坯非淬火端的直径为30mm~32mm或25mm。图2示出了两个示例,即带有一 凸缘或一凹槽的试样(以使淬火时,用恰当的支座将试样迅速的对中和定位)。 5.2.3 必要时,应对样坯作标记(在非淬火端上)以使其相对于原试料的位置易于辨别。 5.3 热处理 除非另有协议,样坯在机加工和淬火前必须按产品标准规定温度范围的平均温度进行正火。如产品 标准未规定正火温度,则正火温度应按特定协议或由检测部门进行选择。在正火温度下的保温时间应为 30 +5 0 分钟。 热处理应保证精加工后的试样不显示出脱碳痕迹。 5.4 机加工 应对试样的圆柱形表面进行精车加工;试样的淬火端面应具有合理的精细光洁度,最好用精细研磨 的方法,并应去除毛刺(见图2)。 6 设备 该设备由一组用于试样淬火的装置组成。 6.1 淬火装置实质上是一组能突发性地喷射水流至试样淬火端面的装置。这可以通过诸如一个快速开关 阀门和一个调节水流速度的装置,或一个可以使水流被迅速释放或切断的圆盘等来实现(见图3)。在 用快速开关阀门的情况下,阀门至喷水管口之间的供水管的水平长度至少应为50mm以保证无紊流的水 流。 6.2 喷水管口与试样支座之间的相对位置应使喷水管口试样淬火端面之间的距离为12.5±0.5mm(见图 3)。 6.3 试样支座应使试样在喷水管口上方准确对中,并在淬火间保持试样位置不变。在将试样置于此位置 时,试样支座应保持干燥;在安放试样以及在端淬操作前和实际端淬操作期间,应防止水溅到试样上。 6.4 支座上未放置试样时,喷水管口上方的水流高度应为65±10mm(见图4)。 管中的水温应为20±5℃。 在进行比较试验的情况下,必须以相同的水温进行试验。 6.5 在整个加热和淬火过程中应防止对试样吹风。 GB/T 225—×××× 4 1 试验平面 图 1 机加工制取样坯和测试平面示意图 3 100±0.5 Φ30-Φ32 Φ25 +0.50 Φ25 +0.50 100±0.5 3 3 3a) 带凸缘的试样 b) 带凹槽的试样 图 2 试样的尺寸 单位为毫米 单位为毫米GB/T 225—×××× 5 1 试样定位对中装置 4 喷水管口 2 试样位置 5 快速开关阀门 3 圆盘 6 供水管 图 3 淬火装置示意图 单位为毫米GB/T 225—×××× 6 Φ12.5±0.5 65±10 1 21 水射流自由高度 2 喷水管口的直径 图 4 喷水管端部 7 试样的加热和淬火 7.1 加热 7.1.1 试样应均匀加热至相关产品标准或特殊协议中规定的温度,加热时间应不少于20分钟,随后在规 定的温度保温30 +5 0 分钟。对于一些特殊型号的热处理炉,加热时间长短可以根据以往试样心部达到所规 定温度所必需的最短时间的经验来确定, 此温度可以用诸如沿试样轴线在其顶部钻的一个孔中放热电偶 的方法来测定。 7.1.2 应采取预防措施将试样的脱碳或渗碳减到最小,避免形成明显的氧化皮。 7.2 淬火 7.2.1 将试样从炉中取出至开始喷水之间的时间应不超过5秒。 在将试样从炉中取出并在保持架上定位期间,只能用钳子夹住非淬火端的凸缘处或凹槽处。 7.2.2 喷水时间至少为10分钟,此后可将试样浸入冷水中完全冷却。 8 淬火后硬度的测定和准备 8.1 在平行于试样轴线方向上磨制出两个平行面,用于测量硬度。当采用机加工制取试样时,硬度测试 用的两个平面必须处于与试样表面相同的距离处(见图1)。磨削深度应为0.4mm~0.5mm。磨制硬度 测试平面时,应采用能供充足冷却液的细砂轮进行加工,以避免产生任何可能的加热而引起试样的组织 发生变化。 8.2 可用以下方法检查因磨削而引起的软化:将试样浸入体积分数5%的硝酸水溶液中直至其全部变黑。 所获得的颜色应该是均匀的。 单位为毫米GB/T 225—×××× 7 如果有任何色斑的话,说明存在软点,此时应在呈90°角的表面磨制新的硬度测试平面,并将它们 进行如前所述的浸蚀,以确保其是可接受的。在这种情况下,应在第2组平面上进行硬度测量,并应在 检测报告中将这种情况记录下来。 8.3 应采取措施以确保在测试硬度期间试样得到良好的夹持和刚性的固定。 硬度计上的试样移动装置应能使硬度测试平面的中心线准确对中, 并使压痕位置精度在±0.1mm以 内。按GB/T230测量的硬度压痕点应沿平面的中心线分布。 8.3.1 经特殊协议,可用GB/T4340.1的维氏硬度HV30测量结果来代替HRC硬度测试。 8.3.2 必须保证在第一个平面上的硬度压痕的凸起边缘不会影响第二个平面的测试。 8.4 硬度测试点可用如下两种方法之一确定: a)绘制表示硬度变化的曲线(见8.4.1) b)测定一个或多个规定点的硬度(见8.4.2) 8.4.1 绘制表示硬度变化的曲线 8.4.1.1 通常情况下,从淬火端起取的前8个测试点的距离(以毫米表示)如下所示(见图5): 1.5–3–5–7–9–11–13–15 通常情况下,随后的各测试点间距为5mm。 8.4.1.2 测定低淬透性钢硬度时,第一个测试点应在距淬火端部1.0mm处;距淬火端11mm距离内的其它 各测试点以1mm为间距。最后的5个测试点应分别距淬火端13mm、15mm、20mm、25mm和30mm。 说明: 应认识到8.4.1和8.4.2中所给出的硬度压痕之间的距离不一定总是符合GB/T 230中所述的最短 距离的规定。但对于本标准来说,这样获得的硬度值通常被认为是足够精确的。 8.4.2 在规定点上的硬度确定 可在位于距淬火端规定距离的一个或多个点上进行硬度的确定,这些点可以包括或不包括8.4.1.1和 8.4.1.2中规定的第一个测试点。 图 5 硬度测量用试样的制备及硬度测量点的位置 9 试验结果表示 9.1 任一点的硬度 距淬火端面任一规定距离d的硬度值应为按8.1规定的两个测试平面相同距离上的测量结果的平均 值,该值应按0.5HRC或10HV进位。 单位为毫米GB/T 225—×××× 8 9.2 绘制硬度曲线 在横坐标上标绘距离d,在纵坐标上标测绘相应的硬度。建议使用如下标尺: ——在横坐标上,10mm相当于5mm距离,对低淬透性钢来说10mm相当于1mm的距离。 ——在纵坐标上,10mm相当于5HRC或50HV。 说明:当用计算机辅助装置绘制Jominy曲线时,计算机程序将自动调整轴的标尺。 9.3 某牌号钢淬透性特性的表示方法 采用下列方法之一: a)绘制硬度曲线; b)报告三个点上的硬度,一个点距淬火端1.5mm(对低淬透性钢为1mm),另两个点由特殊协议 确定; c)报告两个点上的硬度,这两个点的距离由特定协议确定; d)报告距淬火端规定距离的一个点上的硬度; e)制作硬度——距离值表。 9.4 测试结果的表示 测试结果可以用下列形式来表示:用字母J及其后的两个数字来表示如下: Jxx-d 其中 xx 表示硬度值,或为HRC,或为HV30; d 表示从测量点至淬火端面的距离,毫米。 举例: J35-15 表示距淬火端15mm处硬度值为35HRC(见图6); JHV450-10 表示距淬火端10mm处硬度值为450HV30。 说明:也可以用代码Jd=xx,见A.2.4。 图 6 距离 d为 15mm 的硬度 10 试验报告 试验报告应包括下列内容: HRC 35 15 d,mm J 35 - 15 GB/T 225—×××× 9 a) 引用本标准,即GB/T 225; b) 牌号; c) 炉号; d) 化学成分; e) 取样方法; f) 正火处理的条件和试样加热条件; g) 采用的硬度试验方法; h) 试验结果。 说明:当进行试验结果比较时,建议注意水温。 GB/T 225—×××× 10 附录A (资料性附录) 产品淬透性的技术条件 A.1 方法 采用下列方法之一: a)规定硬度深度的末端淬透性(Jominy test)曲线: 1) 钢硬度深度的末端淬透性(Jominy test)曲线在界限曲线之上; 2) 钢硬度深度的末端淬透性(Jominy test)曲线在界限曲线之下; 3) 钢的末端淬透性(Jominy试验)曲线在上、下限曲线之间(见图A.1)。 b)规定末端淬透性(Jominy test)曲线上的特定点(其可能是): ——上限; ——下限; ——上下限之间的一个范围: i. 对于一个给定的硬度值:表明其距淬火端的距离; ii. 对于给定的距淬火端的距离,表明其硬度值。 A.2 规定淬透性 也可以按下列方法规定淬透性: A.2.1 J45-6/18 表示在距淬火端6mm至18mm之间某些点的硬度值达到45HRC(见图A.2)。 A.2.2 J35/48-15 表示在距淬火端15 mm处的硬度值在35HRC至48HRC之间(见图A.3)。 A.2.3 JHV340/490-15 表示在距淬火端15 mm处的维氏硬度在HV340至HV490之间。 A.2.4 在一些国家,采用下列表示方法: J15=35/45 表示在距淬火端15 mm处的HRC值在35至45之间。 1—上限 2—下限 图 A.1 2条界限曲线组成的淬透性的技术条件 GB/T 225—×××× 11 图 A.2 对 2 个距离极限位置之间的一个给定的硬度规定的淬透性技术条件 图 A.3 对一个给定的距离上由硬度范围规定的淬透性技术条件 HRC 45 18 d,mm 45 J 45-6/18 HRC 35 15 d,mm J 35/48 - 15 48 GB/T 225—×××× 12 附录B (资料性附录) 第10章的附加资料 在很多情况下,了解试样表面的冷却速度是有用的。 在第6章和7.2节中规定的淬火工艺条件下,可以认为试样端部冷却速度是个常数。 根据这个事实,既可以一方面忽略在冷却期间钢的内部组织变化产生的热,另一方面也可以忽略相 对于标准试样的不同钢种的热传导率的差别,沿试样长度方向的温度变化可以用不同的方法表示。下面 给出了一些例子供参考。 a)图B.1:一组表示比值θ/θ A 作为时间函数的曲线 其中: θ A为奥氏体化温度; θ 位于距淬火端某些距离的表面上各点的温度。 b)图B.2:以每秒钟的摄氏温度表示的约在700℃下端淬试样表面上各点的冷却速度变化与其距淬 火端距离的函数关系。 图 B.1:一组表示比值θ A/θ作为时间函数的曲线 GB/T 225—×××× 13 图 B.2:以每秒钟的摄氏温度表示的约在 700℃下端淬试样表面上各点的冷却速度变化与其距淬火 端距离的函数关系 GB/T 225—×××× 14 附录C (资料性附录) 淬透性的计算 利用计算机设备,已开发出了根据化学成分(熔炼分析)确定 Jominy曲线的数据处理计算模型。 这些计算模型是基于大量试验结果而得出,并已得到充分地校验。所采用的淬透性计算公式因钢 的品种、公式由来及所用模型的不同而不同。 GB/T 225—×××× 15 参考文献 [1] JOMlNY,W.E.,Standardization of Hardenability Tests, Metal Progress, Vol.40,December 1941,pp.911-914. 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