經(jīng)驗(yàn)公式確定鋼的熱處理溫度

1、鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定熱處理的保溫溫度 1鋼的熱處理1.1 正火加熱時(shí)間加熱時(shí)間t=KD(1)式中t為加熱時(shí)間(s)；D使工件有效厚度(mrh;K是加熱時(shí)間系數(shù)(s/mm)K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加熱設(shè)備加熱溫度(碳素鋼)K/(s/mm)(合金鋼)K/(s/mm)箱式爐80095050 6060 70鹽浴爐80095015 2520 301.2 正火加熱溫度根據(jù)鋼的相變臨界點(diǎn)選擇正火加熱溫度低碳鋼：T=Ac+ (100150C)(2)(3)中碳鋼：T=Aq+ (50 100 C)4）高碳鋼：T=Acm+ (30 50 C)亞共析鋼：T=Ag+ （30 80C

2、）（5）共析鋼及過(guò)共析鋼：T=Ac+ （3050C）（6）1.3 淬火加熱時(shí)間為了估算方便起見(jiàn)，計(jì)算淬火加熱時(shí)間多采用下列經(jīng)驗(yàn)公式：t=a K D （不經(jīng)預(yù)熱）（7）t=（a+b） K - D （經(jīng)一次預(yù)熱）（8）t=（a+b+c） K D （經(jīng)二次預(yù)熱）（9）式中 t 加熱時(shí)間（ min）；a一到達(dá)淬火溫度的加熱系數(shù)（min/mn）；b一到達(dá)預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)（min/mn）；c到達(dá)二次預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)（min/mm）；K一裝爐修正系數(shù)；D -工件的有效厚度（mrm。在一般的加熱條件下，采用箱式爐進(jìn)行加熱時(shí)，碳素鋼及合金鋼a多采用11.5min/mm； b為1.52min/mm （高速鋼及

3、合金鋼一次預(yù)熱 a=0.50.3; b=2.53.6;二次預(yù)熱a=0.50.3; b=1.52.5; c=0.81.1）,若在箱式爐中進(jìn)行快速加熱時(shí)，當(dāng)爐溫較淬火加熱溫度高出100150c時(shí)，系數(shù)a約為1.520秒/毫米，系數(shù)b不用另加 若用鹽浴加熱，則所需時(shí)間，應(yīng)較箱式爐中加熱時(shí)間少五分之一 (經(jīng)預(yù)熱)至三分之一(不經(jīng)預(yù)熱)左右。工件裝爐修正系數(shù) K的經(jīng)驗(yàn)值如表2:表2工件裝爐修正系數(shù)K工件裝爐方式修正系數(shù)t030111.11.0t030111.32.0t030111.51.3t030111.71.01.4淬火加熱溫度按常規(guī)工藝，亞共析鋼的淬火加熱溫度為 Ac+ (3050C) ；(10)共

4、析和過(guò)共析鋼為Ag+ (3050C) ；(11)合金鋼的淬火加熱溫度常選用 AC1 (或A。)+ (50100C)(12)1.5 回火加熱時(shí)間對(duì)于中溫或高溫回火的工件，回火時(shí)間是指均勻透燒所用的時(shí)間，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算：13)t=aD+b式中 t 回火保溫時(shí)間（ min）；D一工件有效尺寸；（mm ;a加熱系數(shù)（min/mn）;b一附加時(shí)間，一般為1020分鐘。鹽浴的力口熱系數(shù)為0.50.8min/mm；鉛浴的力口熱系數(shù)為0.30.5min/mm；井式回火電 爐（RJJ系列回火電爐）加熱系數(shù)為1.01.5min/mm；箱式電爐加熱系數(shù)為22.5mim/mm1.6 回火加熱溫度鋼的回火定量關(guān)

5、系式很早就有人研究，其經(jīng)驗(yàn)公式為：鋼的回火溫度的估算,T=200+k（60-x）（ 14）式中 : x 回火后硬度值,HRC；k一待定系數(shù)，對(duì)于 45鋼,x>30,k =11 ; x<30,k=12o大量試驗(yàn)表明，當(dāng)鋼的回火參數(shù)P一定時(shí)，回火所達(dá)到的工藝效果一一硬度值或力學(xué)性能相同。因此，按傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式確定回火參數(shù)僅在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（ 回火 1h） 時(shí)方可使用，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用受到限制 .為了解決上述問(wèn)題，將有關(guān)因素均定量表達(dá)，文獻(xiàn)中導(dǎo)出如下回火公式：(1)在200400c范圍:HV=640-(T-20) X 1.05+(lgt-1.28) 乂 366+( T-200)(lgt-1.28) 乂

6、0.036(15)(2)在400600 c范圍:HV=17.2X 103/T-(1gt 一 1.28) X 29.4-(T-400)(Igt-1.28) 乂 0.023(16)式中T- 回火溫度t- 回火時(shí)間， min對(duì)比可以看出影響回火效果的主要因素是T 和 t 能較好 , 較真實(shí)地反映出實(shí)際工藝參數(shù)的影響，定量地表達(dá)了不同溫度區(qū)間回火硬度的變化特征。2 鋼的熱處理相變點(diǎn)及再結(jié)晶溫度的計(jì)算2.1 A C1和Ac3溫度的經(jīng)驗(yàn)公式AC1和AC3分別表示在加熱過(guò)程中組織開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)的溫度，它們對(duì)鋼的熱處理工藝的制定以及新材料和新工藝的設(shè)計(jì)都具有重要意義。因此，對(duì)慶1和慶3的

7、預(yù)測(cè)具有較大的理論和應(yīng)用價(jià)值。Andrews搜集了英，德，法，美等國(guó)家的資料通過(guò)對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，獲得了根據(jù)鋼的化學(xué)成分計(jì)算AC1和AC3溫度的經(jīng)驗(yàn)公式：AC3()=910 - 203C 1/ 2- 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo +13.1W(17)aci( C )=723 - 10.7Mn - 13.9Ni + 29Si + 16.9Cr + 290As + 6.38W(18)式中的元素符號(hào)代表其含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，wt%下同)，適用鋼的成分范圍為:<0.6C, <4.9Mn, <5Cr , <5Ni , 0 5.4Mo。公式(

8、2)表達(dá)了鋼的 刖和 M與化學(xué)成分之間的關(guān)系，其優(yōu)點(diǎn)是形式簡(jiǎn)明、直觀(guān)，便于應(yīng)用。2.2 鋼奧氏體化后冷卻時(shí), 奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度Ms()Ms=550-350C-40Mn-35V-20Cr-17Ni-Cu-10Mo-5W+15Co+30Al+0Si(19)Ms=561-474C-33Mn-17Cr-17Ni-21Mo(20)式(19),(20) 適用于中低碳鋼。Ms=539-423C-30.4Mn-17.7Ni-12.1Cr-7.5Mo(21)式(21)適用于 0.11%)<C<0.60%,0.04%<Mn <4.8%,0.11%<Si <1.89%

9、 ,0< Ni < 5.04%,0< Cr<4.61% ,0 < Mo<5.4%。注意 , 上述 Ms 點(diǎn)的計(jì)算公式主要用于亞共析鋼 ; 對(duì)于過(guò)共析鋼, 由于淬火加熱溫度對(duì)奧氏體的成分影響較大，故根據(jù)鋼的成分來(lái)計(jì)算Ms點(diǎn)是沒(méi)有意義的。Ms=41.7(14.6-Cr)+0.6(6.9-Ni)+33(1.33-Mn)+28(0.47-S)+1677(0.068-C-Ni)-17.8(22)式(22)適用于SU酸不銹鋼(日本)。2.3 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體(M)的終了溫度Mf( C)Mf 點(diǎn)根據(jù)不同的馬氏體轉(zhuǎn)變量的計(jì)算公式 :Mf=(100%M)=Ms-(215 &

10、#177; 15)(23)Mf=(90%M)=Ms-(103 ± 12)(24)Mf=(50%M)=Ms-(47 ±9)(25)Mf=(10%M)=Ms-(10± 3)(26)2.4 貝氏體組織開(kāi)始轉(zhuǎn)變的溫 Bs( )Bs=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo(27)2.5 鋼的再結(jié)晶溫度TR(K)TR=0.4Tm(28)式中：Tm一鋼的熔點(diǎn)溫度,K03 鋼在空氣爐中加熱時(shí)間 ( 考慮節(jié)能 ) 的計(jì)算3.1 按工件形狀確定加熱時(shí)間 t(min)t = kiw(29)式中:ki 形狀系數(shù)，k圓柱=1/61/9,k板=1/31/6,1/4 ;k 薄

11、壁管=(6/D<1/4)=1/4 1/5,k 厚壁管(6/D>1/ 4) = 1/2w 形狀特征尺寸 , 直徑、板厚或壁厚,mm。3.2 按實(shí)際裝爐量確定加熱時(shí)間 t(min)(30)t=(0.6 0.8) EGw式中：！2G裝爐工件總重量，kg式(30)適用于45kW1式電爐加熱。4 鋼的臨界冷卻速度的計(jì)算4.1 鋼在油中淬火時(shí)心部得到馬氏體的臨界冷卻速度vM(C /h)log v M=9.81-4.62C+1.10Mn+0.54Ni+0.50Cr+0.60Mo+0.00183PA(31)式中：PA奧氏體化參數(shù)(加熱時(shí)間x加熱溫度，此處加熱時(shí)間為1h)04.2 鋼在油中淬火時(shí)心部

12、得到貝氏體的臨界冷卻速度vB( C/h)log v B=10.17-3.80C+1.07Mn+0.70Ni+0.57Cr+1.58Mo+0.0032PA(32)4.3 鋼在油中淬火時(shí)心部得到珠光體 -鐵素體混合物的臨界冷卻速度v PF(C/h)log v PF=6.36-0.43C+0.49Mn+0.78Ni+0.26Cr+0.38Mo+0.0019PA(33)4.4 鋼在油中淬火時(shí)心部得到50%馬氏體+50%貝氏體的臨界冷卻速度v 50MB(C /h)log v 50MB=8.50-4.13C+0.86Mn+0.57Ni+0.41Cr+0.94Mo+0.0012PA(34)式(31)(34)

13、適用條件:C<0.50%,Mn< 1.75%,Ni < 3.0%,Cr < 2.25% ,Moc 1.0% ,Mn+Ni+Cr+Moc 5.0%。5 鋼的淬火冷卻時(shí)間的計(jì)算1.1 鋼預(yù)冷淬火時(shí)空氣預(yù)冷時(shí)間 ty(s)ty=12+(3 4)D(35)式中:D淬火工件危險(xiǎn)截面厚度,mm1.2 鋼Ms點(diǎn)上分級(jí)冷卻時(shí)間tf(s)tf=30+5D( 36)6 鋼的淬火硬度的計(jì)算6.1 鋼終端淬火試驗(yàn)時(shí)，距試樣頂端440 mnffi圍內(nèi)各點(diǎn)硬度H440 (HRC)H 40=88C1/2 -0.0135E 2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni 1/2 +16Mn1/2 +35M0/

14、2+5Si 1/2 -0.82G-20E 1/2 +2.11E-2(37)式中 : E 到頂端距離,mm;G-奧氏體晶粒度。6.2 鋼的最高淬火硬度, 即淬火鋼獲得90%馬氏體時(shí)的硬度Hh(HRC)Hh=30+50C(38)6.3 鋼的臨界淬火硬度, 即淬火鋼獲得50%馬氏體時(shí)的硬度Hl(HRC)(39)Hl=24+40C6.4 鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的硬度HVMHVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21bgM(40)6.5 鋼淬火組織為貝氏體時(shí)的硬度HVBHVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+log v B(89+54C

15、-55Si-22Mn- 10Ni-20Cr-33Mo)(41)6.6 鋼淬火組織為珠光體 - 鐵素體的硬度HVPFHVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+log v PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V)(42)式(40)(42)適用條件同式(31)(33)。7 鋼回火后硬度的計(jì)算7.1 鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的回火硬度HVMHVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V)(43)式中：PB一回火參數(shù)(回火溫

16、度X回火時(shí)間，此處加熱時(shí)間為1h)。7.2 鋼淬火組織為貝氏體時(shí)的回火硬度HVBHVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(44)(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) 式(42) , (43) 適用條件 C00.83% ,Mn<2.0%,Si < 1.0%,Cr<2.0%,Moc 1.0%,Ni < 3.0%,V< 0.5%,Mn+Ni+Cr+M醫(yī) 5.0%。7.3 鋼回火后硬度回歸方程HRC=75.5-0.094T+0.66CM(45)式中：T一回火

17、溫度，C;CM一鋼的含碳量或碳當(dāng)量,%;CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5(+ Ni+Cu) /15(46)7.4 45 鋼回火后硬度回歸方程HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6 +(T-200)(logt- 1.28)0.0036 (47)20< T< 400 4HV=17.2X 10/T-(logt-1.28)29.4 -(T-400)(logt-1.28)0.014(48)400< T< 600式中 : t 回火時(shí)間 ,min 。8 鋼的回火溫度的估算( 適用于碳素鋼 )(49)T=200+k(60-x)式中 : x 回火后

18、硬度值,HRC;k一待定系數(shù),對(duì)于 45鋼,x>30,k=11;x <30,k=12。9 鋼的力學(xué)性能的換算9.1 切削性能M=0.087HBt0.8 D1.8( 50)T=0.195HBt0.8D1.8+0.0022HBD2(51)M是扭矩，T是軸向推力，t是進(jìn)給量，D為鉆頭直徑，HB是布氏硬度。9.2 抗拉強(qiáng)度 b(9.8 x MPa后布氏硬度HB(1.(1) 普通碳鋼及合金鋼(T b1/3HB3.2HRC=2.1HS(52)(1.(2) 鑄鐵(T b=(.030 0.40)HB(53)(1.(3) 灰口鑄鐵(rb=1/6(HB-40)(54)9.3 屈服極限6s (MPa與抗

19、拉強(qiáng)度bb (MPa(1.1) 退火狀態(tài)結(jié)構(gòu)鋼(rs= (0.55 0.65) bb(55)(1.2) 調(diào)質(zhì)狀態(tài)結(jié)構(gòu)鋼(T(T b(56)9.4 對(duì)稱(chēng)彎曲疲勞極限(7 -1 (MPa與抗拉強(qiáng)度bb (MPa(1.(1) 碳鋼(奧金格公式)廣1=(0.49 ±0.13) (rb,(rb<1200MPa(57)(1.(2) 合金鋼(茹科夫公式)(7-1=0.35(rb+12.2, (rb>1200MPa(58)(1.(3) 鑄鐵(莫爾公式)(t-i=0.35(T b+2.0(59)9.5 對(duì)稱(chēng)拉壓疲勞極限(T -ip (MPa與對(duì)稱(chēng)彎曲疲勞極限6-i (MPa(1.(1) 普

20、通鋼(r-ip=0.85(t-1(60)(1.(2) 鑄鐵 =0.65(7-1(61)9.6 剪切強(qiáng)度F b (MPa與抗拉強(qiáng)度(T b (MPa(1.(1) 退火鋼及碳鋼rb= (0.50 0.60) (T b, (T b<700MPa(62)(1.(2) 中高強(qiáng)度鋼rb= (0.60 0.65) (T b,6 b=8001200MPa(63)(1.(3) 生鐵rb= (0.80 0.10) (T b(64)9.7 對(duì)稱(chēng)扭轉(zhuǎn)疲勞極限r(nóng) -1 (MPa與對(duì)稱(chēng)彎曲疲勞極限6-1(1.(1) 普通鋼r-1=0.55(T-1(65)(1.(2) 鑄鐵r-1=0.80(T-1(66)9.8 解除

21、疲勞極限b Rh(MPa)與布氏硬度(HB (應(yīng)力循環(huán)基數(shù)為107)(1.(1) (T r=280(HB-25),HB>400(67)(1.(2) (T r=290(HB-30),HB<400(68)9.9 鋼的硬度換算(69)(1.(1) CHS-15(70)(1.(2) HB,HB<450(1.(3) 1/10HB+12(71)(1.(4) q10HC,HB=200600(72)10 由鋼的化學(xué)成分估算力學(xué)性能10.1 求屈服比(屈服極限6s/抗拉強(qiáng)度6b)(1)油夜淬火調(diào)質(zhì)6s/(rb(%)(TS/(T b=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V(73)

22、式中，金屬元素重量百分?jǐn)?shù)()適用范圍：Si <1.8 % , Mme 1.1 % , Cr<1.8 % , Mo<0.5 % , Ni<5% , V< 0.25 %。材料適用直徑 在150200mm m(2)空氣淬火調(diào)質(zhì)鋼(T s/6b( %)(TS/(T b=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V(74)10.2 求抗拉強(qiáng)度(T b (9.8 x MPa )(1) 調(diào)質(zhì)鋼(T b=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V(75)適用 C< 0.9 % , Si <1.8 %

23、 , Mnc 1.1 % , Cr<1.8 % , Ni<5% , V< 2%。(76)b=20+100CM(3) 熱軋鋼(T b=27+56Q(77)(4) 鍛鋼(T b=27+50CM(78)(5) 鑄鐵(T b=27+48CM(79)式中，CM- 鋼的碳當(dāng)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(80)(6) 壓延狀態(tài)及正火高張力鋼(rb=3.5±(61CM+24.3)(81)CM=C+1/5Mn+1/7Si+1/7Cu+1/2Mo+1/9Cr+1/2V+1/20Ni(82)11 由鋼的顯微組織估算