鋼的熱處理工藝設計經驗公式
2021-04-13 來自(zi): 沈陽市中聯(lian)銅鋁業(ye)有限公司 瀏(liu)覽(lan)次數:1348
1.1正火加熱時間
t=KD | |
t | 加熱時間 |
D | 工件有效厚度(du)(mm) |
K | 加(jia)熱時(shi)間系數(s/mm) |
K值的經驗(yan)數據 | |||
加(jia)熱設(she)備 | 加熱溫度(℃) | 碳素鋼K/(S/mm) | 合金鋼K(S/mm) |
箱(xiang)式爐 | 800~950 | 50~60 | 60~70 |
鹽浴爐 | 800~950 | 12~25 | 20~30 |
1.2正火加熱溫度
根據鋼的相(xiang)變(bian)臨界點選擇正火(huo)加熱溫度 | |
低(di)碳鋼(gang) | T=Ac3+(100~150℃) |
中碳鋼(gang) | T=Ac3+(50~100℃) |
高碳鋼(gang) | T=Ac3+(30~50℃) |
亞共析剛 | T=Ac3+(30~80℃) |
共析鋼及過共析鋼 | T=Acm+(30~50℃) |
1.3淬火加熱(re)時間
t=a×K×D（不經預熱(re)） | |
t=(a+b)×K×D（經一次(ci)預熱） | |
t=(a+b+c)×K×D（經二次預(yu)熱） | |
t | 加熱時間(jian)(min) |
a | 到達淬火溫度的加熱系數(shu)(min/mm) |
b | 到達預熱(re)溫度(du)的加熱(re)系數(min/mm) |
c | 到達二次預熱溫度(du)的加熱系數(shu)(min/mm) |
K | 裝爐修(xiu)正系數 |
D | 工件的有效厚度(mm) |
在一般的加(jia)熱條件下，采用箱式(shi)爐(lu)進(jin)行加(jia)熱時，碳素鋼(gang)及(ji)合金鋼(gang)a多采(cai)用(yong)1～1.5min/mm；b為(wei)1.5～2min/mm(高速鋼及(ji)合金鋼一次(ci)預熱(re)a=0.5～0.3；b=2.5～3.6；二次預熱a=0.5～0.3；b=1.5～2.5；c=0.8～1.1)，若在箱式爐(lu)中進行快速(su)加熱時，當爐(lu)溫(wen)較(jiao)淬火加熱溫(wen)度高出(chu)100～150℃時，系(xi)數(shu)a約(yue)為1.5～20s/mm，系數b不用(yong)另加(jia)。若用(yong)鹽(yan)浴加(jia)熱(re)，則(ze)所(suo)需(xu)時間(jian)，應較(jiao)箱式(shi)爐中加(jia)熱(re)時間(jian)少1/5(經預熱)至1/3(不經預熱)左右。
工(gong)件(jian)裝爐(lu)修正(zheng)系數(shu)K | |
工件裝(zhuang)爐(lu)方式 | 修(xiu)正(zheng)系數(shu) |
t030111.1 | 1.0 |
t030111.3 | 2.0 |
t030111.5 | 1.3 |
t030111.7 | 1.0 |
1.4淬火加熱溫(wen)度(du)
亞共析鋼的淬火加熱溫度 | Ac3+(30~50℃) |
共析(xi)和過共析(xi)鋼(gang) | Ac1+(30~50℃) |
合金鋼的(de)淬火加熱溫度(du) | Ac1（或(huo)Ac3）+(50~100℃) |
1.5回火加(jia)熱時間
對于中溫或高(gao)溫回火(huo)的工件，回火(huo)時(shi)間是指(zhi)均勻透燒所用的時(shi)間 t=aD+b | |
t | 回火保溫時(shi)間(jian)(min) |
D | 工(gong)件(jian)有效尺寸(mm) |
a | 加熱系數(shu)(min/mm) |
b | 附(fu)加時間，一般(ban)為10~20min |
鹽浴的加熱系數為0.5~0.8min/mm； 鉛浴的(de)加熱系數(shu)為(wei)0.3~0.5min/mm; 井式回(hui)火電爐（RJJ系(xi)列回火電爐(lu)）加熱系(xi)數為1.0~1.5min/mm 箱式電爐(lu)加(jia)熱系數(shu)為2~2.5min/mm | |
1.6回火加熱溫度
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬(ying)度值(zhi)(HRC) |
k | 待定系(xi)數，對于(yu)45鋼(gang)，x＞30，k=11 |
大(da)量試驗表明(ming)，當(dang)鋼的(de)回火參數P時(shi)，回(hui)火(huo)所達到的工藝效果—硬度值或力學性能(neng)相同。因(yin)此，按傳統經驗式確定回火參數僅在標(biao)準態(tai)(回(hui)火1h)時方可使用，實際(ji)生產(chan)應用受到限制(zhi)。
為了(le)解決上述問(wen)題，將(jiang)有關(guan)因素均定量表達，文獻中導出如下回火公(gong)式:
(1) 在200~400℃范圍： HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036 | |
(2) 在(zai)400~600℃范圍： HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023 | |
T | 回火溫度℃ |
t | 回火時(shi)間min |
對比可以看出影響(xiang)回火效果的主(zhu)要因素是(shi)T和t能較好，較真實(shi)地反(fan)映出實(shi)際工藝參數(shu)的(de)影響，定量地表達了不同溫度區間回火(huo)硬(ying)度的(de)變化特(te)征。
鋼預冷淬火時(shi)(shi)空(kong)氣預冷時(shi)(shi)間ty(s) | |
ty=12+(3~4)D | |
D | 淬火(huo)工件危險(xian)截(jie)面(mian)厚度(mm) |
鋼Ms點上(shang)分級冷(leng)卻時間tf(s) | |
tf=30+5D | |
鋼終端淬火試驗時，距試樣頂(ding)端4~40mm范圍內各(ge)點硬度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 | 到頂(ding)端距離(mm) |
G | 奧氏體晶粒度 |
鋼的最(zui)高淬火硬度，即淬火鋼獲得90%馬(ma)氏體時的(de)硬度Hh(HRC) | |
Hh=30+50C | |
鋼(gang)(gang)的(de)臨(lin)界淬(cui)火硬(ying)度，即(ji)淬(cui)火鋼(gang)(gang)獲得50%馬氏體時的硬(ying)度H1(HRC) | |
H1=24+40C | |
鋼淬火(huo)組織(zhi)為馬氏(shi)體時(shi)的硬(ying)度HVM | |
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM | |
鋼淬火(huo)組織為貝(bei)氏體時(shi)的(de)硬度HVB | |
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo) | |
鋼淬火(huo)組織為珠光體-鐵素體的硬度HVPF | |
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) | |
鋼淬火(huo)組織為(wei)馬氏體時的回火(huo)硬度(du)HVM | |
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) | |
PB | 回火參(can)數(shu)（回火溫度(du)×回火時間(jian)），此處加(jia)熱時間(jian)為1h |
鋼(gang)淬火組織為(wei)貝氏(shi)體(ti)時的回火硬度HVB | |
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) | |
鋼回(hui)火(huo)后硬度回(hui)歸方程 | |
HRC=75.5-0.094T+0.66CM | |
T | 回火溫度(du)(℃) |
CM | 鋼(gang)的含碳量或(huo)碳當量(%) |
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 | |
45鋼回火(huo)后(hou)硬度回歸(gui)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 | 回火時間(jian)(min) |
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后(hou)硬度值(zhi)(HRC) |
k | 待定系數，對于45鋼，x＞30,k=11;x≤30,k=12 |
6.1求屈服(fu)(fu)比（屈服(fu)(fu)極限σs/抗(kang)拉強度σb）
油液淬火調質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% 材料適(shi)用直徑(jing)在φ150~200mm |
空氣淬火調質鋼σs/σb(%) |
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V |
6.2求(qiu)抗拉強度(du)σb(9.8×MPa)
調質(zhi)鋼(gang) | |
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V 適(shi)用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2% | |
普通正火及退火鋼 | |
σb =20+100CM | |
熱(re)軋鋼 | |
σb=27+56CM | |
鍛鋼 | |
σb=27+50CM | |
鑄鐵 | |
σb=27+48CM | |
CM | 鋼的碳當(dang)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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