鋼的熱處理工藝設計經驗公式
2021-04-13 來自: 沈陽市中聯銅鋁業有限公司 瀏覽次數:1893
1.1正火加熱時間
t=KD | |
t | 加熱時間 |
D | 工件有效厚度(mm) |
K | 加熱時間系數(s/mm) |
K值的經驗數據 | |||
加熱設備 | 加熱溫度(℃) | 碳素鋼K/(S/mm) | 合金鋼K(S/mm) |
箱式爐 | 800~950 | 50~60 | 60~70 |
鹽浴爐 | 800~950 | 12~25 | 20~30 |
1.2正火加熱溫度
根據鋼的相變臨界點選擇正火加熱溫度 | |
低碳鋼 | T=Ac3+(100~150℃) |
中碳鋼 | T=Ac3+(50~100℃) |
高碳鋼 | 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淬火加熱時間
t=a×K×D（不經預熱） | |
t=(a+b)×K×D（經一次預熱） | |
t=(a+b+c)×K×D（經二次預熱） | |
t | 加熱時間(min) |
a | 到達淬火溫度的加熱系數(min/mm) |
b | 到達預熱溫度的加熱系數(min/mm) |
c | 到達二次預熱溫度的加熱系數(min/mm) |
K | 裝爐修正系數 |
D | 工件的有效厚度(mm) |
在一般的加熱條件下，采用箱式爐進行加熱時，碳素鋼及合金鋼a多采用1～1.5min/mm；b為1.5～2min/mm(高速鋼及合金鋼一次預熱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)，若在箱式爐中進行快速加熱時，當爐溫較淬火加熱溫度高出100～150℃時，系數a約為1.5～20s/mm，系數b不用另加。若用鹽浴加熱，則所需時間，應較箱式爐中加熱時間少1/5(經預熱)至1/3(不經預熱)左右。
工件裝爐修正系數K | |
工件裝爐方式 | 修正系數 |
t030111.1 | 1.0 |
t030111.3 | 2.0 |
t030111.5 | 1.3 |
t030111.7 | 1.0 |
1.4淬火加熱溫度
亞共析鋼的淬火加熱溫度 | Ac3+(30~50℃) |
共析和過共析鋼 | Ac1+(30~50℃) |
合金鋼的淬火加熱溫度 | Ac1（或Ac3）+(50~100℃) |
1.5回火加熱時間
對于中溫或高溫回火的工件，回火時間是指均勻透燒所用的時間 t=aD+b | |
t | 回火保溫時間(min) |
D | 工件有效尺寸(mm) |
a | 加熱系數(min/mm) |
b | 附加時間，一般為10~20min |
鹽浴的加熱系數為0.5~0.8min/mm； 鉛浴的加熱系數為0.3~0.5min/mm; 井式回火電爐（RJJ系列回火電爐）加熱系數為1.0~1.5min/mm 箱式電爐加熱系數為2~2.5min/mm | |
1.6回火加熱溫度
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬度值(HRC) |
k | 待定系數，對于45鋼，x＞30，k=11 |
大量試驗表明，當鋼的回火參數P時，回火所達到的工藝效果—硬度值或力學性能相同。因此，按傳統經驗式確定回火參數僅在標準態(回火1h)時方可使用，實際生產應用受到限制。
為了解決上述問題，將有關因素均定量表達，文獻中導出如下回火公式:
(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 | 回火時間min |
對比可以看出影響回火效果的主要因素是T和t能較好，較真實地反映出實際工藝參數的影響，定量地表達了不同溫度區間回火硬度的變化特征。
鋼預冷淬火時空氣預冷時間ty(s) | |
ty=12+(3~4)D | |
D | 淬火工件危險截面厚度(mm) |
鋼Ms點上分級冷卻時間tf(s) | |
tf=30+5D | |
鋼終端淬火試驗時，距試樣頂端4~40mm范圍內各點硬度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 | 到頂端距離(mm) |
G | 奧氏體晶粒度 |
鋼的最高淬火硬度，即淬火鋼獲得90%馬氏體時的硬度Hh(HRC) | |
Hh=30+50C | |
鋼的臨界淬火硬度，即淬火鋼獲得50%馬氏體時的硬度H1(HRC) | |
H1=24+40C | |
鋼淬火組織為馬氏體時的硬度HVM | |
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM | |
鋼淬火組織為貝氏體時的硬度HVB | |
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo) | |
鋼淬火組織為珠光體-鐵素體的硬度HVPF | |
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) | |
鋼淬火組織為馬氏體時的回火硬度HVM | |
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) | |
PB | 回火參數（回火溫度×回火時間），此處加熱時間為1h |
鋼淬火組織為貝氏體時的回火硬度HVB | |
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) | |
鋼回火后硬度回歸方程 | |
HRC=75.5-0.094T+0.66CM | |
T | 回火溫度(℃) |
CM | 鋼的含碳量或碳當量(%) |
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 | |
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 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(min) |
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬度值(HRC) |
k | 待定系數，對于45鋼，x＞30,k=11;x≤30,k=12 |
6.1求屈服比（屈服極限σs/抗拉強度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% 材料適用直徑在φ150~200mm |
空氣淬火調質鋼σs/σb(%) |
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V |
6.2求抗拉強度σb(9.8×MPa)
調質鋼 | |
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V 適用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 | |
熱軋鋼 | |
σb=27+56CM | |
鍛鋼 | |
σb=27+50CM | |
鑄鐵 | |
σb=27+48CM | |
CM | 鋼的碳當量 |
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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