钢的淬透性是决定零部件在热处理过程中性能高低的重要参数之一。在实际生产中，35CrMo钢各项元素含量的在一定范围内，而非固定值 ，成分不固定会直接影响钢的淬透性。通过模拟计算和实际试验对比分析，结果显示：JMatpro 软件模拟 35CrMo 钢淬透性的准确性较高。利用 JMatpro 软件对 35CrMo钢中各项元素不同含量进行模拟计算，结果发现：C、Si、Mn、Cr、Mo 五种元素的含量对 35CrMo 钢的淬透性都有影响，其中 C、Si 元素对淬透性的影响要比其他三种元素稍高。
35CrMo 钢是一种中碳合金结构钢，主要应用于要求高韧性、较大冲击、抗弯能力强的重要零件，如变轴、齿轮、汽轮机发动机转子等，在机械制造行业应用非常广泛。35CrMo钢在使用前要经过调质处理，而淬火是得到较高强度韧性的重要过程。在实际生产中，35CrMo钢各项化学成分是在一定范围内，而非固定值 ，化学成分的不同会影响钢的淬透性，从而影响调质后钢的性能。特别是在生产中，无法对每种化学成分的 5CrMo 钢进行端淬试验。目前，35CrMo 钢的研究主要集中于调质工艺[1]、耐腐蚀性能[2]等方面，对于化学成分对 35CrMo 钢淬透性影响方面的研究较少。本文利用 JMatpro 对不同化学成分的 35CrMo钢进行淬透性模拟计算，分析各项元素含量对淬火性能的影响，对于实际生产有着重要的指导意义 。
1 淬透性计算方法
钢在一定条件下淬火时获得马氏体组织深度的能力 称为淬透性 [3]。淬火后的钢，不仅表面而且在一定深度内也有不同程度的硬化 。JMatpro 软件中采用的淬透性计算方法为末端淬火试验法[4]（Jominy法），如图 1 所示。
将一个直径 30mm 的钢进行端部淬火，根据不同位置马氏体的含量确定钢的淬火能力，随着距离水冷端越远，冷却速度越慢，马氏体的含量也越低 ，淬硬层深度越浅。冷却速率计算：
其中
计算距离水冷端不同位置处的冷却速度，它是温度和距离水冷端距离 x 的函数。Ta 是奥氏体转变临界温度，?是热扩散率，随着 x 变化，与不同位置处的实际温度 T 有关，还与奥氏体的转变温度有关。
2 模拟计算与试验
通过模拟计算和实际试验对比分析，验证 JMatpro 软件对于 35CrMo 钢淬透性模拟计算的准确性，35CrMo 钢化学成分如表 1 所示。
2.1 TTT 图模拟计算
TTT 图（C 曲线）是反映过冷奥氏体等温冷却时，转变产物类型以及转变量与时间，温度之间的关系曲线[5]。根据 TTT 图（图 2）可知，35CrMo 钢在冷却时首先析出铁素体，温度为 792℃，珠光体析出温度744.4℃，贝氏体析出温度 591℃，马氏体开始转变温度为 364℃，转变结束温度为 250℃。
2.2 淬透性模拟及试验
根据图 3 可以看出，在淬火端表面钢的强度和硬度值最高，屈服强度 1731.69MPa，抗拉强度 1936.32 MPa，硬度 HV=615.87。根据图 4 显示，距离端面 0.38mm 时，非马氏体的含量为 50%，距离端面0.7mm 时，非马氏体的含量为 90%。
为验证 JMatpro 软件模拟的准确性，进行末端淬火试验。图 5 为淬火端 0.38mm 处显微组织，采用型号为 Olympus-DSX500 的金相显微。35CrMo 钢淬火组织为板条马氏体+贝氏体+少量铁素体，利用面积法计算得出马氏体含量为 51.6%。采用 MH-5 数字式显微硬度计对试样进行测量，表 2 可以看出，模拟计算硬度与实际试验硬度差距不大。通过试验证明，JMatpro软件模拟 35CrMo 钢淬透性的准确性较高。
3 化学成分对淬透性影响模拟计算
根据 35CrMo 钢化学成分标准，对于可能影响淬透性的 C、Si、Mn、Cr、Mo 五种元素进行含量设定，每个元素含量分别取其上限、中间值及下限 ，如表 3 所示。对 13 组化学成分的 35CrMo 钢进行淬透性模拟计算。
13 组不同元素含量淬透性模拟计算结果如表 4 所示。结果显示：C、Si、Mn、Cr、Mo五种元素的含量对35CrMo 钢的淬透性都有影响。1#、4#、6#、8#、10#分别为 C、Si、Mn、Cr、Mo 五种元素为变量，当其中一种元素为变量取下限时，另外四种元素取范围内中间值，马氏体为 50%的距离均在 0.44cm 左右，如图 6a 所示；同样，3#、5#、7#、9#、11#分别为 C、Si、Mn、Cr、Mo 五种元素在范围含量内的上限结果，马氏体为 50%的距离均在 0.55cm 左右，如图 6b 所示。其中 C、Si 元素对淬透性的影响要比其他三种元素稍高。
2#、12#、13#分别为五种元素均取平均值、下限、上限。结果显示，2#含马氏体 50%在0.48cm 处，12#含马氏体 50%在 0.31cm 处，13#含马氏体 50%在 0.78cm 处，如图 7 所示。当各项元素含量均取下限时，35CrMo 钢的淬透性较差；当各项元素含量均取上限时，淬透性较好。
4 结论
（1）35CrMo 钢在冷却时首先析出铁素体，温度为 792℃，珠光体析出温度 744.4℃，贝氏体析出温度591℃，马氏体开始转变温度为 364℃，转变结束温度为 250℃。
（2）C、Si、Mn、Cr、Mo 五种元素的含量对 35CrMo 钢的淬透性都有影响。当其中一种元素为变量取下限时，另外四种元素取中间值，马氏体为 50%的距离均在 0.44cm 左右；当其中一种元素为变量取上限时，另外四种元素取中间值，马氏体为 50%的距离均在 0.55cm 左右。其中 C、Si 元素对淬透性的影响要比其他三种元素稍高。
（3）当各项元素含量均取下限时，35CrMo 钢 的淬透性较差；当各项元素含 量均取上限 时，淬透性较好。
参考文献
[1] 陆金二. 35CrMo 钢的热处理[J].热处理,1999,(4):25-28.
[2] 郝文魁,等. 35CrMo 钢在酸性 H2S 环境中的应力腐蚀行为与机理[J].机械工程学报,2014,(4):56-60.
[3] 于晃,等. 利用 JMatpro 软件对 40NiCrMo7 钢热处理参数的计算[J]. 沈阳市科学技术协会会议论文集
[4] 边书.高铁用 25CrMo 车轴钢淬透性的研究[D].沈阳理工大学,2012.
[5] 刘国勋.金属学原理[M].北京 :冶金工业出版社,1980,149-151.
