钢的热处理工艺设计经验公式
2021-04-13 来自: 沈阳市中联铜铝业有限公司 浏览次数:1248
1.1正火加热时间
t=KD | |
t | 加热时间 |
D | 工件有效厚度(mm) |
K | 加热时间系数(s/mm) |
K值的经验数据 | |||
加热设备 | 加热温度(℃) | 碳素钢K/(S/mm) | 合金钢K(S/mm) |
箱式炉 | 800~950 | 50~60 | 60~70 |
盐浴炉 | 800~950 | 12~25 | 20~30 |
1.2正火加热温度
根据钢的相变临界点选择正火加热温度 | |
低碳钢 | T=Ac3+(100~150℃) |
中碳钢 | T=Ac3+(50~100℃) |
高碳钢 | T=Ac3+(30~50℃) |
亚共析刚 | T=Ac3+(30~80℃) |
共析钢及过共析钢 | T=Acm+(30~50℃) |
1.3淬火加热时间
t=a×K×D（不经预热） | |
t=(a+b)×K×D（经一次预热） | |
t=(a+b+c)×K×D（经二次预热） | |
t | 加热时间(min) |
a | 到达淬火温度的加热系数(min/mm) |
b | 到达预热温度的加热系数(min/mm) |
c | 到达二次预热温度的加热系数(min/mm) |
K | 装炉修正系数 |
D | 工件的有效厚度(mm) |
在一般的加热条件下，采用箱式炉进行加热时，碳素钢及合金钢a多采用1～1.5min/mm；b为1.5～2min/mm(高速钢及合金钢一次预热a=0.5～0.3；b=2.5～3.6；二次预热a=0.5～0.3；b=1.5～2.5；c=0.8～1.1)，若在箱式炉中进行快速加热时，当炉温较淬火加热温度高出100～150℃时，系数a约为1.5～20s/mm，系数b不用另加。若用盐浴加热，则所需时间，应较箱式炉中加热时间少1/5(经预热)至1/3(不经预热)左右。
工件装炉修正系数K | |
工件装炉方式 | 修正系数 |
t030111.1 | 1.0 |
t030111.3 | 2.0 |
t030111.5 | 1.3 |
t030111.7 | 1.0 |
1.4淬火加热温度
亚共析钢的淬火加热温度 | Ac3+(30~50℃) |
共析和过共析钢 | Ac1+(30~50℃) |
合金钢的淬火加热温度 | Ac1（或Ac3）+(50~100℃) |
1.5回火加热时间
对于中温或高温回火的工件，回火时间是指均匀透烧所用的时间 t=aD+b | |
t | 回火保温时间(min) |
D | 工件有效尺寸(mm) |
a | 加热系数(min/mm) |
b | 附加时间，一般为10~20min |
盐浴的加热系数为0.5~0.8min/mm； 铅浴的加热系数为0.3~0.5min/mm; 井式回火电炉（RJJ系列回火电炉）加热系数为1.0~1.5min/mm 箱式电炉加热系数为2~2.5min/mm | |
1.6回火加热温度
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬度值(HRC) |
k | 待定系数，对于45钢，x＞30，k=11 |
大量试验表明，当钢的回火参数P时，回火所达到的工艺效果—硬度值或力学性能相同。因此，按传统经验式确定回火参数仅在标准态(回火1h)时方可使用，实际生产应用受到限制。
为了解决上述问题，将有关因素均定量表达，文献中导出如下回火公式:
(1) 在200~400℃范围： HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036 | |
(2) 在400~600℃范围： HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023 | |
T | 回火温度℃ |
t | 回火时间min |
对比可以看出影响回火效果的主要因素是T和t能较好，较真实地反映出实际工艺参数的影响，定量地表达了不同温度区间回火硬度的变化特征。
钢预冷淬火时空气预冷时间ty(s) | |
ty=12+(3~4)D | |
D | 淬火工件危险截面厚度(mm) |
钢Ms点上分级冷却时间tf(s) | |
tf=30+5D | |
钢终端淬火试验时，距试样顶端4~40mm范围内各点硬度H4~40(HRC) | |
H4~40=88C1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni1/2+16Mn1/2+35Mo1/2+5Si1/2-0.82G-20E1/2+2.11E-2 | |
E | 到顶端距离(mm) |
G | 奥氏体晶粒度 |
钢的最高淬火硬度，即淬火钢获得90%马氏体时的硬度Hh(HRC) | |
Hh=30+50C | |
钢的临界淬火硬度，即淬火钢获得50%马氏体时的硬度H1(HRC) | |
H1=24+40C | |
钢淬火组织为马氏体时的硬度HVM | |
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM | |
钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVB | |
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo) | |
钢淬火组织为珠光体-铁素体的硬度HVPF | |
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) | |
钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVM | |
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) | |
PB | 回火参数（回火温度×回火时间），此处加热时间为1h |
钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVB | |
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) | |
钢回火后硬度回归方程 | |
HRC=75.5-0.094T+0.66CM | |
T | 回火温度(℃) |
CM | 钢的含碳量或碳当量(%) |
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 | |
45钢回火后硬度回归方程 | |
HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.0036 20≤T≤400 | |
HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014 400≤T≤600 | |
t | 回火时间(min) |
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬度值(HRC) |
k | 待定系数，对于45钢，x＞30,k=11;x≤30,k=12 |
6.1求屈服比（屈服极限σs/抗拉强度σb）
油液淬火调质σs/σb(%) |
σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Mo≤0.5%,Ni≤5%,V≤0.25% 材料适用直径在φ150~200mm |
空气淬火调质钢σs/σb(%) |
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V |
6.2求抗拉强度σb(9.8×MPa)
调质钢 | |
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V 适用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2% | |
普通正火及退火钢 | |
σb =20+100CM | |
热轧钢 | |
σb=27+56CM | |
锻钢 | |
σb=27+50CM | |
铸铁 | |
σb=27+48CM | |
CM | 钢的碳当量 |
CM=[1+0.5(C-0.20)]C+0.15Si+[0.125+0.25(C+0.20)Mn]+[1.25-0.5(C-0.20)]P+0.20Cr+0.10Ni | |
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