常用钢材热处理工艺设计参数

z...热处理工艺规程B/Z61.012－95〔工艺参数〕2012年10月15日-z.目录主题容与适用围………1常用钢淬火、回火温度……………………12.1要求综合性能的钢种………12.2要求淬硬的钢种……………42.3要求渗碳的钢种……………62.4几点说明……………………6常用钢正火、回火及退火温度…………73.1要求综合性能的钢种………73.2其它钢种……………………83.3几点说明……………………8常用钢去应力温度…………105.各种热处理工序加热、冷却围…………125.1淬火……………125.2正火及退火……………………145.3回火、时效及去应力………155.4工艺规的几点说明………166.化学热处理工艺规………176.1氮化…………176.2渗碳…………207.锻模热处理工艺规………227.1锻模及胎模…………………227.2切边模………………………247.3锻模热处理考前须知………25有色金属热处理工艺规………………268.1铝合金的热处理……………268.2铜及铜合金…………………26几种钢锻后防白点工艺规……………279.1第Ⅰ组钢……………………279.2第Ⅱ组钢……………………28热处理工艺规程〔工艺参数〕主题容与适用围本标准为“热处理工艺规程〞〔工艺参数〕，它主要以企业标准?金属材料技术条件?B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据〔不包括高温合金〕，并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。常用钢淬火、回火温度2.1要求综合性能的钢种：表1材料牌号技术要求淬火温度〔℃〕冷却介质有效面积(mm)淬火后硬度〔d10〕回火温度〔℃〕回火后硬度〔d10〕强度σs硬度HB〔d10〕45440197~229(4.30~4.00)820~840水≤80540~5604.00~4.2040CrA390192~223(4.35~4.05)840~860油≤352.7~3.0580~6004.00~4.1036~703.1~3.4570~58071~1603.4~3.6560~570490217~255(4.10~3.80)≤352.7~3.0570~5803.80~3.9036~703.1~3.4560~57071~1203.4~3.6550~560590241~277(3.90~3.65)≤402.7~3.0560~5703.65~3.80水油41~602.5~3.0590~620685269~302(3.50~3.70)油≤302.7~3.0550~5603.50~3.60水油31~402.6~3.0570~60035CrMoA490217~255(3.80~4.10)850~870油≤403.0~3.2590~6103.80~4.0041~703.25~3.4570~59071~1203.45~3.6550~570590241~277(3.90~3.65)≤403.0~3.2560~5803.65~3.80水油41~702.6~3.0580~610*40CrNiMoA690255~293(3.80~3.55)840~860油≤802.7~3.1580~6003.65~3.80*30Cr1Mo1V590241~277(3.90~3.65)950~970油≤300670~690690255~285(3.80~3.57)≤250660~68020Cr1Mo1VTiB690255~293(3.80~3.55)1030~1050油≤190700~720*735269~3021030~1050油≤100690~71038CrMoAlA590241~277(3.90~3.65)930~950油≤1002.6~3.0640~6603.65~3.903.1~3.4630~640水油101~1602.6~3.0650~6703.1~3.2630~650685277~302(3.65~3.50)油≤502.6~3.0630~6503.50~3.653.1~3.3610~630水油51~1002.6~3.0640~6603.0~3.2620~640785293~321(3.55~3.40)油≤402.7~3.2610~6303.40~3.50水油41~602.6~3.0630~6503.1~3.2610~63015CrMoA490207~241(4.20~3.90)900~920油≤303.6~3.8550~6003.90~4.10水31~703.4~3.8570~62025Cr2MoVA590241~277(3.90~3.65)920~940油≤602.8~3.1660~6803.60~3.9061～2003.2~3.45660~670735269~302(3.70~3.50)≤602.8~3.1660~6703.55~3.6561～1503.2~3.3650~67034CrNi3Mo690241~282(3.90~3.62)870~890油≤3502.8～3.0640~6603.65~3.93.1～3.3620~640735255~284(3.80~3.58)≤3002.8～3.0620~6403.6~3.753.1～3.3600~620785271~298(3.65~3.52)≤2502.8～3.0600~6203.55~3.653.1～3.3580~600*15MnMoVN490≥217(≤4.1)960~980油≤105600~6201Cr12Mo550229~255(4.0~3.8)960~980油≤100670~6903.80~3.951Cr13①355187~229(4.4~4.0)1030~1050油3.0~3.25710~7304.10~4.303.3~3.5690~710440197~229(4.3~4.0)≤1003.0~3.25680~7004.0~4.203.3~3.5650~6801Cr12①440197~229(4.30~4.00)1030~1050油≤1003.0~3.30680~7104.00~4.202Cr13①187~207980~1000油②2.8~3.2720~740490217~248(4.10~3.85)≤802.8~3.0700~7203.90~4.103.1~3.2670~700590235~269(3.95~3.70)≤602.8~3.0660~6803.80~3.903.1~3.2650~6603Cr13590235~269(3.95~3.70)980～1020空≤402.6~3.0650~6703.70~3.90269~302(3.70~3.50)油41~1302.6~3.2640~660690286~321(3.60~3.40)空≤402.6~3.0590~6103.50~3.60油41~1002.6~3.2580~590785286~321(3.60~3.40)空≤402.6~3.0570~5903.40~3.50油41~702.6~3.2560~5801Cr11MoV390192~241(3.90~4.35)1000~1030油≤1002.8~3.0710~7303.90~4.303.1~3.3690~710490217~248(4.10~3.85)≤1002.8~3.0700~7203.90~4.053.1~3.3680~700590235~269(3.95~3.70)≤602.8~3.0670~6903.80~3.903.1~3.3660~6801Cr12W1MoV590235~269(3.95~3.70)1000~1050油≤1503.0~3.4680~7003.90~3.70690269~302(3.70~3.50)≤1003.0~3.4660~6803.55~3.65*735286~331(3.6~3.3)3.0~3.2660~6702Cr12NiMo1W1V760293~331(3.55~3.35)970~990油≤200660~6803.55~3.4530Cr2MoV590241~277(3.70~3.50)940~960油≤602.8~3.1670~6903.60~3.8061~2503.2~3.45670~680735269~302(3.70~3.50)≤602.8~3.1670~6803.55~3.6561~1503.2~3.3660~6801Cr18Ni9Ti205≤1871080~1100水5.0~5.1~4.75~4.85225(≥5.4)800~8201Cr18Ni9Ti0Cr19Ni9205≤1871050~1100水~≥5.4精铸叶片ZG1Cr13390187~217(4.40~4.10)1020~1040油梅花试棒~70700~720ZG2Cr13440197~227(4.30~4.00)980~1000空叶片本体2.8~2.9730~7404.00~4.10ZG1Cr11MoV490197~227(4.30~4.001020~1040油梅花试棒~70700~720ZG1Cr12W1MoV490197~227(4.30~4.001020~1040油梅花试棒~70700~720ZG0Cr19Ni91901050~1100水~~注：①采用日本材料时，淬火温度为960～980℃，回火温度允许比表中温度高10~30℃。②有效截面小于20mm者可采用空冷。2.2要求淬硬的钢种〔新HRC＞30〕表2材料牌号要求硬度围HRC淬火温度〔℃〕冷却介质淬火后硬度HRC回火温度〔℃〕35＞50860~880水≥50180~20046~50240~27041~45300~33036~40380~41031~35400~42045＞56820~840水≥55180~20051~55200~23046~50260~29041~45320~35036~40400~43031~35440~47040CrA①51~55840~860油≥55260～29046~50300～33041~45350～38036~40430～46035CrMoA≥46850～870油48～5535～40460～48025Cr2MoVA35～40920～940油48580～600Cr5Mo1V≥60940～950空58～62190～21065Mn46～50820～840油58～62350～390①41～45390～43035～40430～47060Si2MnA②46～50870～890油58～62380～42041～45420～46036～40460～50031～35500～54050CrVA42～46840～870油48～55380～4002Cr13＞511000～1030油或空48～52200～25046～50350～38041～45510～53036～40530～55031～35560～5803Cr13③＞51980～1020空52～60200～25046～50380～40041～45520～54036～40535～5504Cr13④≥56950～1000空52～60200～25050～55300～35043～49540～56035～42560～580T8A≥63780～800水或水油61～63160～18056～60200～24051～55260～30046～50320～36041～45380～420T12≥62770～790水油62～64160～200CrWMn≥63820～840油＞63160～1809CrWMn≥63810～830油＞63160～1809CrSi≥60850～870油≥63160～1808Cr350～55820～840油＞65400～42040～49480～450GCr1550～55830～860油≥62320～38045～50380～1109Cr18≥551010～1040油200～300W6Mo5Cr4V2≥631210～1230油540～560W9Mo3Cr4V≥631220～1240油540～560注：①回火后油冷。②淬火加热时要加以保护，以防脱碳。③回火脆性区为500～510℃，严禁采用。④回火脆性区为470～530℃，严禁采用。2.3要求渗碳淬硬的钢种表3材料牌号要求硬度围HRC淬火温度〔℃〕冷却介质淬火后硬度HRC回火温度〔℃〕12CrNi3A≥58760～800油≥60150～20020CrA≥56760～800油≥60150～200低碳钢≥56780～800水或水油≥60150～20045～50340～3602.4几点说明：⑴表1～3中提供的淬火、回火温度围，是供生产时按具体情况选定参数用的，不是*一炉允许的温度偏差。⑵凡水冷的钢种〔奥氏体钢除外〕均应及时回火以防开裂。⑶表1中的σs数值为σ0.2的数值。⑷45、35CrMoA、40CrNiMoA为保证取样部位合格，毛坯送检硬度允许适当提高。⑸对感应加热，快速加热的零件淬火温度允许适当提高。⑹表中标有*者生产上尚未用过或较少用过，其参数不够成熟，尚待生产中进一步验证，生产中允许在验证根底上进展修改。⑺表1～3中冷却为水→油者，允许用水→空→水代替，具体方法为：水冷一段时间后将零件提起空中〔让零件反热后〕再入水继续冷却。常用钢正火、回火及退火温度3.1要求综合性能的钢种表4材料牌号技术要求正火温度〔℃〕回火温度〔℃〕有效厚度〔mm〕σ0.2HB15CrMoA245131～163900～920600～620≤300*275≤197900～920580～600≤15015Cr1Mo1V325146～197900～920710～730≤30015Cr2Mo1275≤207970～990700～720≤300315670～69025111～170880～900≤30035≤187840～860540~560≤30045≤217840~860540~560≤300ZG230-450230～450131～179900～920ZG270-500270～500143～197850～870600～620ZG20CrMo245135～180900～920640～660ZG15Cr1MoA275950～970680～700ZG20CrMoV315140～201940～960700～720930～950ZG15Cr1Mo1V345140～2011040～1060730～750980～1000ZG15Cr2Mo1275950～970700～7203.2其它钢种表5材料牌号正火温度〔℃〕正火后硬度〔HB〕回火温度〔℃〕退火温度〔℃〕退火或回火后参考硬度〔HB〕20Cr1Mo1VTiB680～700970～990①40CrA680～700830～850≤21740CrNiMoA680～700840～880≤22935CrMoA680～700820～840≤22930Cr1Mo1V680～70038CrMoAlA680～700840～870≤22930Cr2MoV(P2)680～7001Cr12Mo680～700920～9401Cr13680～720Ⅰ850～870②Ⅱ920～940≤1971Cr122Cr13700～750920～940≤1873Cr13700～750920～940≤2074Cr13700～750920～9401Cr11MoV700～750920～940≤1871Cr12W1MoV680～700830～850≤2552Cr12NiMo1W1V680～700950～970③34CrNi3Mo660～70065Mn830～850～269680～720780～820≤22960Si2MnA830～860～254640～680780～82050CrVA850～880～286640～680810～85012CrNi3A890～920≤255650～680870～900T8A760～780241～302650～680750～760≤187T12760～780241～302650～680750～760≤187CrWMn970～990385～514④650～700770～790207~2559CrWMn650～700770～790197~2418Cr3780～790207~2553Cr2W8V700～740820～840207~2555CrMnMo830～850650～690760～780⑤≤2555CrNiMo830～850650～690760~780⑥≤255注：①用于消除粗晶。②Ⅰ用于软化；Ⅱ用于细化晶粒。③用于消除粗晶。④正火为消除过热组织及网状碳化物。⑤模具翻新退火温度为720～740℃。⑥模具翻新退火温度为710～730℃。3.3几点说明：⑴表5中列出的正火、回火、退火温度围是供生产中在这区间选用的，不是指一炉允许的温度偏差，一般情况下选用中限。⑵表4规定的回火，根据技术条件要求，均在正火后进展。表5规定的回火，根据具体情况，可在正火后进展，也可在锻后单独进展。⑶渗碳钢消除渗碳层中网状碳化物的正火温度一律采用860～880℃。常用钢除应力温度表6材料牌号调质回火温度〔℃〕除机械加工应力及校直应力温度〔℃〕除焊接应力温度〔℃〕除铸造应力温度〔℃〕15CrMoA600～620④480～500560～580580～600540～560550～620510～53040CrA550～620～35CrMoA550～610500～52040CrNiMoA580～600530～5503Cr13560～670510～530碳钢①540～560④540～56015MnMoVN600～620540～560550～570ZG230-450～620④600～620铸钢件不专门除铸造应力，通常用正火或正火、回火代替ZG270-500600～62034CrNi3Mo580～660～铸铁件540～560530～56038CrMoAlA610～670570～590～25Cr2MoVA650～68030Cr2MoV660～69030Cr1Mo1V660～690～ZG20CrMo640～660600～620用正火、回火代替，不做专门的去应力回火。所有未经调质、正火、回火的钢号660～680600～640②1Cr12680～710600～620630～6501Cr13690～7302Cr13640～730600～6201Cr11MoV640～730620～6401Cr12W1MoV670～700～1Cr12Mo680～690630～6502Cr12NiMo1W1V660～680～15Cr2Mo1670～720600～620630～65015Cr1Mo1V710～730660～680ZG20CrMoV700～720630～650670～690用两次正火一次回火所代替，不做专门的去应力回火ZG15Cr1Mo1V730～750700～720ZG15Cr1MoA680～700630～650640～660ZG15Cr2Mo1700～720650～670457.705Ⅱ级大齿轮最终去应力温度为500℃，如控温准确时可提到530℃116.276转子除应力温度为620℃/14h注：①经正火回火的铸件或型材件。②用于Q235-A，对易变形焊接构件去焊接应力温度可选择中、下限，其余情况按上限温度选择，但加热温度围都应限制在±10℃。③除焊接应力时按80℃/h升，≤60℃/h降，执行。④正火后的回火温度4.1几点说明：1.两种或两种以上钢材去应力并炉时，一般几种材料除应力温度温差不应超过20℃，并炉后的除应力温度应以几种材料中最低除应力温度为准。特殊情况下，在不影响材料原性能前提下，并炉围可酌情放宽。但氮化零件氮化前除应力时，温度不准低于表6规定，因而不准与除应力温度低于氮化件除应力温度的零件并炉。2.两种或两种以上钢材组合焊接时，除焊接应力温度应为几种材料中最低的除焊接应力温度。必要时采用专用工艺。3.除焊接应力的回火温度原则上为调质回火温度下限减〔20～30℃〕，如表中未列除焊接应力回火温度的材料牌号需进展除焊接应力时，可按此原则自行选定。4.氮化件氮化后校直时，去应力的温度应低于氮化温度，即：Ⅰ组钢为450～480℃。Ⅱ、Ⅱ组钢为500～520℃〔钢的组别分类见表7〕。5.各种热处理工序加热、冷却规5.1淬火⑴碳素、合金构造钢形状复杂的碳钢件及局部合金钢件〔见表1〕，冷却用水油。②形状复杂的碳钢件及局部合金钢件〔见表1〕，采用此段。⑵铬不锈钢及奥氏体钢⑶工具钢①低合金钢预热依工件形状和尺寸酌情而定。5.2正火及退火⑴正火⑵退火5.3回火、时效及去应力⑴回火注：①530℃以下按此系数计算回火时间。⑵时效〔奥氏体钢〕⑶除应力形状简单的零件去校直应力时空冷。②当炉子实际升温速度超过≤80℃/时不能满足工艺要求时，零件装炉升温至300℃保温1～2小时，再随炉升温100℃保温1小时后,每升温100℃保温1小时，直到保温温度为止。对阀杆等形状复杂易变形零件必须保证≤50℃/时，必要时可用手动控制。工艺规的几点说明:⑴“透〞系指工件装炉后，炉子到温起至工件与炉膛火色一致止的时间。⑵装炉温度栏之“不限〞一般系指不超过曲线中保温温度以下的各温度。〔如曲线中有两个保温温度，则应不超过第一段的保温温度〕⑶38CrMoAlA钢淬火保温时间应按规定再延长30％。⑷要求淬硬零件的回火保温时间至少不小于1小时。⑸除应力的时间：除机械加工和校直应力不得小于3小时；除焊接及铸造应力不得小于4小时。⑹氮化件氮化后除校直应力时，除应力的整个过程均需通氮。⑺按Z75.22-86GH2136时效热处理为≤300℃入炉，随炉升温至710±10℃，保温烧透＋12～16h出炉空冷，达HRC32～42。6.化学热处理工艺规6.1氮化⑴氮化技术要求表7组别材料牌号氮化层深度〔mm〕氮化层硬度〔HV〕氮化层脆性备注Ⅰ38CrMoAlA≥0.30≥900≤3级25Cr2MoVA≥0.30≥65030Cr1Mo1V≥0.30≥65030Cr2MoV≥0.30≥650ZG20CrMoV≥0.30≥55034CrNi3Mo≥0.30≥450Ⅱ1Cr11MoV≥0.30≥650喷嘴组层深为0.15~0.25〔mm〕Ⅲ1Cr12W1MoV≥0.20≥6952Cr12NiMo1W1V⑵工艺规①炉冷具体规定见考前须知④。②喷嘴组保温时间为6～8小时。③加药丸去除零件外表钝化膜，用量每炉100～120片。⑶考前须知：①零件氮化前必须去除外表锈斑，用汽油清洗外表油污。②零件装炉时，所有要氮化的外表，不许互相接触，特别注意大工件不要放在热电偶的附近，严禁工件靠在热电偶上。对于局部氮化的零件，要检查镀锡部位是否正确。对M16以下的螺孔和￠16以下的盲孔、通孔及经镀锡保护有螺纹的氮化件的螺纹局部、退刀槽，氮化前均进展涂料保护。③氮化件入炉后应先通氮30分钟排除箱的空气，氨气压力控制在100～150mm油柱，待空气排除后按工艺要求调节压力控制分解率。氮化过程中氨气自始至终不得中断。④氮化冷却时，先停电随炉冷却至≤150℃时停氨，取出零件。⑤炉氨气压力只做参考，操作时以控制分解率为准。6.2渗碳⑴固体渗碳①保温时间根据渗碳炉装箱的数量及箱的大小而定。⑵气体渗碳⑶几点说明：固体渗碳剂配方：7％BaCO3＋2.5％Na2CO3其余90.5％木碳〔化工厂配制〕新旧渗碳剂比例为1：2。气体渗碳剂：(a)苯一滴速：升温时控制在30～35滴/分，保温时控制在60～70滴/分。(b)*煤油＋酒精各50％，滴速与苯同。首次使用时先进展试验，确定适宜的滴速。渗碳保温时间到达前1～1.5小时看预测试样，根据测得的结果断定出炉时间。气体渗碳装炉时零件之间要保持一定的距离，至少要保持5～10mm。固体渗碳装箱零件间或箱壁间距不得小于15～20mm。⑤渗碳后如果发现渗碳层有网状碳化物存在，均应进展正火处理以消除。7.锻模热处理工艺规7.1锻模及胎模：表8材料牌号技术要求淬火温度〔℃〕回火温度〔℃〕备注工作面硬度燕尾硬度5CrMnMoHB415～380〔d103.0~3.2〕HB285～321〔d103.4~3.6〕820～84