八、工件群體的冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)
        在此之前，本文討論的主要是單個工件的淬火變形問題。討論內(nèi)容是工件的第Ⅱ區(qū)和冷卻速度帶。其中，我們把各因素的作用大小，都設(shè)想在其期望值上。然而，在大批量工件的生產(chǎn)中，熱處理工程師面對的往往是相同鋼種制造、性能指標(biāo)相同、同一種工件的淬火變形問題。這就是工件群體的淬火變形問題，和單個工件相比，群體中不同工件的任何特性都不可能是完全一致。對每一個工件來說，眾多生產(chǎn)工序的實(shí)際作用效果相對于所希望的目標(biāo)效果的偏差，是引起這種差異的原因。比如，確定的冶金過程生產(chǎn)的相同品種的鋼，其化學(xué)成分總有一定程度的波動；同樣淬火冷卻條件，不同工件的冷卻效果總有一定的差異等。總之，這種偏差是不可避免的?，F(xiàn)代大生產(chǎn)對工件的性能有四個層次上的均勻性要求：一是單個工件上的性能均勻性；二是同爐處理的不同工件的 l'kfl~,的均勻一致性；三是不同中頻爐次的T件的性能均勻性；四是長年生產(chǎn)中，不同時期處理的工件的性能的均勻一致性 工件群體的淬火變形問題，討論的就是有關(guān)因素的性能波動對工件群體的淬火變形的影響規(guī)律。本方法認(rèn)為，任何因素對工件淬火變形的影響，都足通過它對工件的第Ⅱ區(qū)和冷卻速度帶的影響來起作用的。因此，關(guān)于工件群體的淬火變形，我們也首；I己研究工件群體的第『1區(qū)和冷卻速度帶的分布特點(diǎn)，然后再結(jié)合前而介紹的分析和解決單個上件淬火變形的基本思路和辦法，來分析和解決工件群體的淬火變形問題。
        1．用統(tǒng)計(jì)分布來描述工件群體的特性一一般說，不同工件之間，淬火冷卻效果的差異大致可以分成兩類。一類差異呈隨機(jī)分布，看不出明顯的變化規(guī)律。另一類差異呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。比如，有的逐漸變大，或者逐漸變??；有的隨季 而有規(guī)律地變化等等。后一類有規(guī)律的變化，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，都吖以按前面對待單個I 件的淬火變形問題的解決辦法加以糾止。在此，我仃J將重點(diǎn)討論前一類變化對工件群體淬火變形的影響規(guī)律。不管是工件的冷卻速度帶，還足工件的第Ⅱ區(qū)，都可以用它們兩端邊界對應(yīng)的冷去¨速度值來加以描述。在長期、大量生產(chǎn)中，工件群體的第Ⅱ 和冷卻速度帶的任何邊界的位置也不會是一個確定不變的值，而會形成有一種分布。為便于討論，我們假定這砦性能指標(biāo)的測量值呈正態(tài)分布，如圖18所示。正態(tài)分布是一種左右對稱的分布。按正態(tài)分布的特點(diǎn)，圖18中，x表示所討論的性能指標(biāo)值，f表示測量值的出現(xiàn)頻數(shù)。期望值(統(tǒng)計(jì)平均值) ，代表分布的集中特性。標(biāo)準(zhǔn)s代表分布的分散特性。標(biāo)準(zhǔn)差越大，測量出的性能數(shù)據(jù)越分散。圖18a中，曲線兩端距平均值1．96s以遠(yuǎn)的尾部(無斜線部分)面積，都正好等于曲線以下總面積的2．5％。兩端尾部面積之和等于曲線以下總面積的5％。而二者之問(即斜線部分)的面積就是95％。曲線兩端距平均值2．576s以遠(yuǎn)的尾部面積之和為總面積的1％，二者之間的向積就是99％ (如圖1 8b所示)。依次類推，當(dāng)以距平均值-i-3．291s為界時，能使99．9％的面積落在中間，而只有0．1％的面積劃在外面。當(dāng)以距平均值：tz 3．89ls為界時，能使99．99％的面積落在中間，只有類推，當(dāng)以距平均值-i-3．291s為界時，能使99．9％的面積落在中間，而只有0．1％的面積劃在外面。當(dāng)以距平均值：tz 3．89ls為界時，能使99．99％的面積落在中間，只有萬分之一的面積落在其外 的工件的第Ⅱ區(qū)的寬度則長于( l— 2)。與工件群體的冷卻速度帶的分析方法不同的是，為保證95％的工件具有更寬的第Ⅱ區(qū)，就要從內(nèi)部去切割曲線尾部(如圖2O所示)。其結(jié)果，工件群體的第Ⅱ區(qū)的寬度，就比工藝目標(biāo)值的第Ⅱ區(qū)要短。當(dāng)要求包含95％的工件時，工件群體的第Ⅱ區(qū)將比工藝目標(biāo)值的第Ⅱ區(qū)縮短1．96(sl十s2)。當(dāng)要求包含99％的工件時，工件群體的第Ⅱ區(qū)將縮短2．57(sl十S2)。當(dāng)要求包含99．9％的工件時，將縮短3．29(sl十s2)。當(dāng)要求包含99．99％的工件時，將縮短3．89(s。十s2)。工件群體第Ⅱ區(qū)端部的分散程度越大，也就是S 和S：的值越大。第Ⅱ區(qū)縮短得就越多，控制工件的淬火變形就越困難。
  
4．影響工件群體變形特性的重要因素
        引起上述兩類邊界波動的原因，是影響工件冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)的因素的特性波動。其中包含生產(chǎn)加工設(shè)備、條件、原材料和工藝的特性波動，以及管理和操作水平等人為因素的不穩(wěn)定形成的波動。其中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的重要影響因素有如下幾個：
鋼材的化學(xué)成分波動造成的淬透性特性波動、預(yù)備組織種類和均勻性的波動、所用液態(tài)淬火介質(zhì)的特性溫度 題、淬火冷卻中工件的裝掛方式和裝掛密度。其中，裝掛方式和密度又常常與介質(zhì)的特性溫度問題結(jié)合在一起，而使問題變得更復(fù)雜和更嚴(yán)重。這幾個重要因素中，除了液態(tài)淬火介質(zhì)的特性溫度問題之外，其他幾個的影響因素都已得到相當(dāng)?shù)难芯亢椭匾?，并正在加以控制。另外的次要因素的特性波動，對工件群體的冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)的影響，可以通過建立和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量管理來加以控制。無疑生產(chǎn)中各項(xiàng)丁序的機(jī)械化和自動化，是減小這類特性波動的有效方法。不管是重要影響因素邇是次要影響因素，我們所施加的控制都不可能消除它們的波動，而只能盡可能穩(wěn)定它們的目標(biāo)值和減小它們的分散程度，從而減小工件淬火變形的程度和超差變形工件的量。完全消除工件的淬火變形是不可能的。