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鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式

2021-04-13  來(lái)自: 沈陽(yáng)市中聯(lián)銅鋁業(yè)有限公司 瀏覽次數(shù):1227
01
  鋼的熱處理

1.1正火加熱時(shí)間

t=KD

t

加熱時(shí)間

D

工件有效厚度(mm)

K

加熱時(shí)間系數(shù)(s/mm)


K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

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(jù)鋼的相變臨界點(diǎn)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(shí)間

t=a×K×D(不經(jīng)預(yù)熱)

t=(a+b)×K×D(經(jīng)一次預(yù)熱)

t=(a+b+c)×K×D(經(jīng)二次預(yù)熱)

t

加熱時(shí)間(min)

a

到達(dá)淬火溫度的加熱系數(shù)(min/mm)

b

到達(dá)預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)(min/mm)

c

到達(dá)二次預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)(min/mm)

K

裝爐修正系數(shù)

D

工件的有效厚度(mm)


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;b1.52min/mm(高速鋼及合金鋼一次預(yù)熱a=0.50.3b=2.53.6;二次預(yù)熱a=0.50.3;b=1.52.5c=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100150℃時(shí),系數(shù)a約為1.520s/mm,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1/5(經(jīng)預(yù)熱)1/3(不經(jīng)預(yù)熱)左右。


工件裝爐修正系數(shù)K

工件裝爐方式

修正系數(shù)

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(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

t=aD+b

t

回火保溫時(shí)間(min)

D

工件有效尺寸(mm)

a

加熱系數(shù)(min/mm)

b

附加時(shí)間,一般為10~20min

鹽浴的加熱系數(shù)為0.5~0.8min/mm;

鉛浴的加熱系數(shù)為0.3~0.5min/mm;

井式回火電爐(RJJ系列回火電爐)加熱系數(shù)為1.0~1.5min/mm

箱式電爐加熱系數(shù)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(shù),對(duì)于45鋼,x30k=11

大量試驗(yàn)表明,當(dāng)鋼的回火參數(shù)P時(shí),回火所達(dá)到的工藝效果硬度值或力學(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)    200~400℃范圍:

HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036

(2)      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(shí)間min

對(duì)比可以看出影響回火效果的主要因素是Tt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。




02
 鋼的淬火冷卻時(shí)間計(jì)算


鋼預(yù)冷淬火時(shí)空氣預(yù)冷時(shí)間ty(s)

ty=12+(3~4)D

D

淬火工件危險(xiǎn)截面厚度(mm)

Ms點(diǎn)上分級(jí)冷卻時(shí)間tf(s)

tf=30+5D




03
 鋼的淬火硬度的計(jì)算


鋼終端淬火試驗(yàn)時(shí),距試樣頂端4~40mm范圍內(nèi)各點(diǎn)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(shí)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(shí)的硬度H1(HRC)

H1=24+40C

鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的硬度HVM

HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM

鋼淬火組織為貝氏體時(shí)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)




04
 鋼回火后硬度的計(jì)算


鋼淬火組織為馬氏體時(shí)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(shù)(回火溫度×回火時(shí)間),此處加熱時(shí)間為1h

鋼淬火組織為貝氏體時(shí)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(dāng)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

20T400

HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014

400T600

t

回火時(shí)間(min)




05
鋼的回火溫度的估算(使用于碳素鋼)


T=200+k(60-x)

x

回火后硬度值(HRC)

k

待定系數(shù),對(duì)于45鋼,x30,k=11;x30,k=12




06
由鋼的化學(xué)成分估算力學(xué)性能



6.1求屈服比(屈服極限σs/抗拉強(qiáng)度σb

油液淬火調(diào)質(zhì)σs/σb(%)

σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V

Si1.8%,Mn1.1%,Cr1.8%,Mo0.5%,Ni5%,V0.25%

材料適用直徑在φ150~200mm

空氣淬火調(diào)質(zhì)鋼σs/σb(%)

σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V


6.2求抗拉強(qiáng)度σb(9.8×MPa)

調(diào)質(zhì)鋼

σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V

適用C0.9%,Si1.8%,Mn1.1%,Cr1.8%,Ni5%,V2%

普通正火及退火

σb =20+100CM

熱軋鋼

σb=27+56CM

鍛鋼

σb=27+50CM

鑄鐵

σb=27+48CM

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

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