又可消除脆性。如再次加热至600℃以上慢冷，则脆性又再次出现。所以这种脆性为可逆回火脆性。
高温回火脆性的断口为晶间断裂。一般认为，产生高温回火脆性的主要原因是P 、Sn、Sb、As等杂质元素在原奥氏体晶界上偏聚。钢中Ni、Cr等合金元素促进杂质的这种偏聚，而且本身也能发生晶界偏聚，因此增大了产生回火脆性的倾向。
防止高温回火脆性的方法是：尽量减少钢中杂质元素的含量；或者加入Mo等能抑制晶界偏聚的含金元素。
1.4 钢的淬透性
淬透性表征钢淬火时形成马氏体的能力。一般以圆柱形试样的淬透层深度或沿截面的硬度分布曲线来表示。钢的合理选用及热处理工艺的制定与淬透性有密切联系。
图1.45 工件截面的冷却速度 图1.46 淬火试样断面上马氏体量和硬度的变化 （a）与淬透层（b）示意图
1.4.1工件截面的冷却速度和淬透层深度
实际淬火工件中，如果整个截面都得到马氏体，即表明此工件已淬透。大的工件表层淬成了马氏体，而心部未得到马氏体，这是因为淬火时，表层冷却速度大于临界冷却速度Vk，而内部冷速小于Vk，如图1.45所示。所以钢的淬透层深度，取决于其临界冷却速度的大小，并于工件的截面尺寸和淬火介质的冷却能力有关。钢的临界冷却速度愈小，工件的淬透层愈深。
照理，淬透层深度应以全马氏体或只含少量残余奥氏体的马氏体组织为标准来确定，但实际上，马氏体中即使含有5-10%非马氏体组织也极难鉴别。因此，一般规定，以表面至半马氏体区(即马氏体和非马氏体组织各占一半)的距离为淬透层深度。半马氏体组织比较容 易由显微镜或硬度的变化来确定。马氏体中含非马氏体组织量不多时，硬度变化不大；非马氏体组织量增至50%时，硬度陡然下降，曲线上出现明显转折点，如图1.46所示。另外，
在淬火试样的断口上，也可看到以半马氏体区为界，发生由脆性断裂过渡为韧性断裂的变化，并且其酸蚀断面呈现明显的明暗界线。半马氏体组织和马氏体一样，硬度主要与碳含量有关，而与合金元素含量的关系不大，如图1.47所示。
1.4.2影响淬透性的因素
钢的淬透性与实际工件的淬透层厚度不是一回事。淬透性是钢在规定条件下的一种工艺性能，是确定的，可以比较的。淬透层深度是指实际工件在具体条件下淬得的马氏体和半马氏体层的厚度，是变化的，与钢的淬透性及外在因素有关。淬透性和淬硬性也不是一回事。淬硬性是指钢淬火时能够达到的最高硬度，主要决定于马氏体的碳含量。
钢的淬透性由其临界冷却速度来决定。临界冷却速度愈小，即奥氏体愈稳定，则钢的淬透性愈好。因此，凡是影响奥氏体稳定性的因素，均影响钢的淬透性。 （1）合金元素
除钴以外，大多数合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速度，使C曲线右移，提高钢的淬透性。 （2）碳含量
碳含量对钢临界冷却速度的影响如图1.47所示。亚共析钢随碳含量的增加，临界冷却速度降低，淬透性增大；过共析钢随碳含量增加，临界冷却速度增大，淬透性下降。碳含量超过1.2-1.3％时．淬透性明显下降。 （3）奥氏体化温度
提高奥氏体化温度，将使奥氏体晶粒长大，成分均匀化，从而减少珠光体的生核率，降低钢的临界冷却速度，增加其淬透性。 （4）钢中未溶第二相
钢中未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物，可成为奥氏体分解的非自发核心，使临界冷却速度增大，降低淬透性。
图1.47 钢中碳含量对临界冷却速度（Vk）的影响
1.4.3淬透性的测定方法
淬透性的测定方法很多，目前普遍采用的是“末端淬火法”(详见GB225-63)。其要点是：将标准试样(Φ25×100mm)加热奥氏体化后，迅速放入末端淬火试验机的冷却孔中，喷水冷却。规定喷水管内径12.5mm，水柱自由高度65±5mm．水温20-30℃，图1.48(a)为末端淬火法示意图。显然，喷水端冷却速度最大，距末端沿轴向距离增大，冷却速度逐渐减小，其组织及硬度亦逐渐变化。在试样测面沿长度方向磨一深度0.2-0.5mm的窄条干面，然后从末端开始，每隔一定距离测量一个硬度值，即可测得试样沿长度方向上的硬度变化(图1.45(b))，所得曲线称为淬透性曲线。
图1.45 用末端淬火法测定钢的淬透性
HRC表示。其中J表示末端淬火的淬透性，dd42表示距水冷端的距离，HRC为该处的硬度。例如，淬透性值J，即表示距水冷端5mm
5根据GB225-63规定，钢的淬透性值用J处试样硬度为HRC42。
1.4.4淬透性的实际意义
1.4.4.1钢的淬透性是机器零件选材和热处理工艺制定的重要依据
淬透性不同的钢材淬火后沿截面的组织和机械性能差别很大。图1.46(a)表示淬透性高的钢整个截面被淬透，图1.47(b)、(c)表示淬透性较低的钢仅表层淬透。经高温回火后，完全淬透的钢整个截面为回火索氏体，机械性能较均匀；未淬透的钢虽然整个截面上的硬度接近一致，但由于内部为片状索氏体，强度较低，冲击韧性更低。淬透性愈低，钢的综合机械性能水平愈低。
因此，截面较大或形状较复杂的重要零件，以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻模、缍杆等工件，因要求截面的机械性能均匀，应选用淬透性好的钢。而承受弯曲或扭转载荷的轴类
零件，外层受力较大，心部受力较小，可选用淬透性较低的钢种，只要求淬透层深度为轴半径的1/3-1/2即可。
图1.46 淬透性不同的钢调质后机械性能的比较 图1.47工作截面尺寸对淬透层深度的影响 （a）完全淬透（b）淬透较大厚度（c）淬透较小厚度
1.4.4.2钢材的尺寸效应
图1.47表明，截面尺寸不同的工件，实际淬透深度是不同的。截面小的工件，表面和中心的冷却速度均可能大于临界冷却速度Vk,可以完全淬透；截面大的工件只可能表层淬硬；截面更大的工件甚至连表面都淬不硬。这种随工件尺寸增大而热处理强化效果逐渐减弱的现象叫做尺寸效应。设计中引用手册中的数据时，必须对此予以注意。
习题和思考题
1．解释下列名词：
淬透性、淬硬性、临界冷却速度、退火、正火、淬火、回火、完全退火、球化退火 2．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是为了什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？
3．奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体有何异同？
4．画出共析碳钢过冷奥氏体等温转变 C 曲线，标明各点、线、区的意义；说明合金元素对 C 曲线位置及形状的影响。
5．试比较索、屈氏体、马氏体和回火索氏体、回火屈氏体、回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。
6．马氏体的本质是什么?它的硬度为什么很高? 是什么因素决定了它的脆性? 7．淬透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透性的主要因素是什么？
8．什么是钢的回火脆性？第一类回火脆性和第二类回火脆性是在什么条件下产生？如何减轻或消除？
9．确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织： （1）经冷轧后的15钢板要求降低硬度； （2）ZG35铸造齿轮； （3）锻造过热的60钢锻坯。
10．将45钢和T12A钢加热至700℃、770℃、840℃淬火，说明淬火温度是否正确？为什么45钢在770℃淬火后的硬度远较T12A钢低？
11．今用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造→热处理→机械加工→热处理→磨削，试说明需采用何种热处理和其作用，指出热处理后的大致硬度和显微组织。