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铸锻件调质工艺守则1范围本标准规定了碳素钢及合金钢铸锻件调质处理的技术要求及操作规程。本标准适用于材料为碳素钢、合金钢，截面小于800mm，硬度HB320的一般机器零件（如：轴、齿轮、圆盘等锻件及形状比较简单的铸件）的调质处理。2规范性引用文件GB231-1984 金属布氏硬度试验方法GB/T699-1999 优质碳素结构钢GB/T3077-1999 合金结构钢GB/T6402-1991 钢锻件超声波检验方法GB7232-1999 金属热处理工艺术语GB7233-1987 铸钢件超声波探伤及质量评级GB8539-1987 齿轮材料及热处理检验的一般规定GB9452-1988 热处理炉有效加热区测定方法GB11352-1989 一般工程用铸造碳素钢件GB/T16923-1997 钢的正火与退火处理GB/T17394-1998 金属里氏硬度试验方法JB3877-1985 钢的淬火回火处理3名词术语3.1淬火将钢件加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。3.2回火钢件淬硬后，再加热到AC1点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。3.3调质钢件淬火后高温回火的复合热处理工艺。3.4待调质件凡要求进行调质处理的钢材、零件坯料等统称待调质件。3.5调质件经过调质处理的钢材或零件坯料。4待调质件的有关规定4.1待调质件的钢种牌号适用于调质的部分钢种牌号列于表1。表1钢 组 及 标 准 号 钢 种 牌 号（1）结构钢大型碳素结构钢锻件普通含锰钢大型合金结构钢锻件 35，45，55，60硅锰钢硅锰钼钒钢铬钢铬钼钢铬钼铝钢铬锰钼钢铬镍钢铬镍钼钢铬锰硅钢重型机械用弹簧钢轴承钢 35SiMn,50SiMn37 SiMn2MoV40Cr, 50Cr35CrMo, 42CrMo,50 CrMo38CrMoAl40CrMnMo40CrNi, 45 CrNi34CrNiMo, 40CrNiMo30CrMnSi, 35 CrMnSi65Mn, 60Si2Mn, 50CrVAGCr15, GCr15SiMn(2) 工具钢大型锻件用碳素工具钢大型锻件用合金工具钢 T7、T8、T10、T129CrSi，9Cr2，9 Cr2Mo，5 CrMnMo，5 CrNiMo，60 CrMnMo（3）特殊钢大型不锈、耐酸耐热钢锻件 1 Cr13，2 Cr13，3 Cr13，4 Cr13，（4）铸钢一般工程用铸造碳钢件大型低合金钢铸件 ZG270-500， ZG310-570， ZG340-640ZG40Mn2，ZG50Mn2，ZG35CrMnSi, ZG35SiMn, ZG34CrNiMo4.2调质件的原始资料a、 一般零件必须提供：钢号、预先热处理方法等。b、 重要件（指、类锻件和有特殊要求的零件）除了提供钢号、预先热处理方法以外，还要提供化学成份、熔炼炉号等。c、 如果有特殊规定，还须提供锻造比、晶粒度、超声波探伤等有关数据。4.3 待调质件的外观检查a、调质件的加工余量加工车间送来的待调质件，必须按“热处理件粗加工余量”标准留有加工余量，按规定加工圆角及倒角。b 、待调质件外观待调质件表面不得有裂纹、砂眼、气孔、烧损、重皮、碰伤等缺陷。铸锻件表面缺陷允许铲磨去除，但铲除后不得有尖角，并必须保证有足够的加工余量。加工件表面不允许有较深的刀痕、尖角（有特殊要求的成品除外）。c、带足试棒待调质件如果是、类锻件或者有性能要求的调质件，必须按规定带足试棒，含复检用试棒，并且在零件和试棒上打上熔炼炉号、零件图号等。试棒的外在和内在质量必须能代表工件。d、来件外观检查接收工件的人员要认真按以上要求检查外观质量，如不符合要求不得接收，不得转入下道工序。5调质处理工艺5.1 调质处理工艺曲线 调质处理工艺曲线见图1所示。组别 钢号 截面(mm) 装炉温度保持(时） 升温速度（ /时） 保温(时) 升温速度( /时) 均温 (时) 保温 冷却 装炉温度/保持(时） 升温( /时) 均温(时) 保温 冷却 出炉温度() 35,4540Cr35CrMo35SiMn42SiMnZG270-500ZG310-570 200 小于淬火温度 40min/100mm 小于回火温度 90min/100mm 空冷 201400 401600 601800 6501100 1 450180 炉冷 450 50 6030(5)CrMnSi35CrMoV35GrMnMo34 GrNi3Mo40GrNi(Mo)42CrMo50Cr ,40GrNi2Mo*ZG35CrMo*ZG35CrMnSi*ZG35SiMn*ZG40Mn2*ZG50Mn2*ZG340-640*ZG50SiMn 200 小于淬火温度 45min/100mm 小于回火温度 120min/100mm 空冷 201400 401600 6501100 12 450180 炉或空 450 601800 650280 23 450170 炉冷 400 37SiMn2MoV38CrMoAl60CrMnMo60CrMoV50CrVA2Cr133Cr13 200 小于淬火温度 60min/100mm 回火温度 120min/100mm 空冷 201400 650 100 12 450180 炉或空 450 401600 6501280 23 450270 炉冷 400 601800 6502370 34 450360 炉冷 350 5CrMnMo5CrNiMo9Cr、9Cr29CrSiGCr15GCr15SiMnCrWMn 200 650180 1 70min/100mm 450170 120min/100mm 炉或空 400 201400 650170 2 450260 炉冷 400 401600 650260 23 4502350 350 601800 650350 23 4502340 300注：铸件在淬火温度下的保温时间：碳素钢铸件按45min/100mm、合金钢铸件按60min/100mm计算。图1(含表)调质处理工艺曲线5.2 关于调质工艺曲线的几点说明a、根据含碳量和含合金量将常用钢号分为、四组，以便于计算淬火保温时间和回火保温时间。b、装炉温度/保持时间栏内，保持时间是指在装炉温度下等温一段时间，使内外温差减小或一致。装炉温度小于或等于某一温度系指炉内温度接近该温度(相差小于50)。c、当铸钢件有效截面大于150mm时，淬火装炉温度必须低于650，在650700 必须保温12小时。回火时，当有效截面大于150mm，则装炉温度必须低于450 。d、 低于淬火（回火）温度是指只要比淬火（回火）温度低即可。5.3调质工艺参数的确定5.3.1 零件有效截面的确定零件有效截面（常称有效厚度）是指在选择和确定加热和冷却过程中各工艺参数时，具有代表整个零件性质的截面。常用零件有效截面的确定原则如表2所示。 表25.3.2淬火温度的确定淬火温度根据钢的牌号进行选择，常用钢的淬火温度如表3所示，其中铸钢件淬火温度选上限。5.3.3冷却剂的选择5.3.3.1水冷却 a、形状简单、截面300mm的碳素钢及部分中碳低合金钢锻件；b、形状简单、截面100mm的碳素钢铸件。5.3.3.2水淬油冷a、 形状简单、截面500mm的中碳低合金钢锻件；b、 形状复杂、截面300mm的碳素钢锻件；c、 形状复杂、截面100mm的碳素钢铸件表3钢 号 淬火温度（+10） 钢 号 淬火温度（+10）35、ZG270-500 860 5CrMn、5CrNiMo、5CrNiW 85045、 ZG310-570 840 40Mn2、ZG40 Mn2 84055 、60、ZG340-640 820 50Mn2、ZG50 Mn2 82040Cr 、ZG40Cr 850 9CrSi 86055 Cr 830 9Cr、9Cr2 87035 CrMo、ZG35CrMo 860 60 CrMo 85042 CrMo 850 60 CrMoV 86035SiMn、ZG35 SiMn 880 60SiMnMo 82030CrMnSi、ZG30CrMnSi 880 6CrW2Si 86035CrMnSi、ZG35CrMnSi 880 GCr15、GCr15SiMn 83042MnMoV 860 2Cr13、3Cr13、4Cr13 1000105037SiMn2MoV 870 40MnMo 86038CrMoAlA 940 55 Si2MnV 86040Cr2MoV 890 *42SiMnZG42SiMn 850*35CrMoV 880 *40GrNi, 40GrNiMo 850*35GrMnMo 870 *40GrNi2Mo 870*34 GrNi3Mo 860 *ZG50SiMn 840注：表3中加“*”符号者，其材质来自原大起公司标准，其余来自原大重公司标准。5.3.3.3油冷a、 形状复杂、截面500mm的中碳低合金钢锻件；b、 形状复杂、截面100mm的碳素钢铸件；c、 中碳低合金钢铸件；d、 中合金钢、高合金钢铸件。5.3.3.4温度淬火冷却介质的使用温度分别为：淬火油为（4080），PVA（聚乙烯醇）水溶液为（2545），PAG（聚烷撑二醇）水溶液为（2570），食盐水溶液为（1060），自来水为（1540）。5.3.4冷却时间的确定5.3.4.1计算法确定冷却时间a、 油冷时间：t =（912）S/mmmm；b、 水冷时间：t =（1.52.0）S/mmmm；c、 水淬油冷时间： 水：t =（0.81.0）S/mmmm；油：t =（79）S/mmmm；式中：t 需要的冷却时间 有效截面尺寸。5.3.4.2图示法确定冷却时间淬火时水冷、油冷、水淬油冷的冷却时间，也可根据有效截面尺寸由图2a、b、c分别确定。 有效截面尺寸（mm） 有效截面尺寸（mm）a、不同截面水冷时间 b、不同截面油冷时间 有效截面尺寸（mm）c 、不同截面水淬油冷时间图2不同截面不同冷却剂的冷却时间曲线注：一般情况下，可按中间的虚线考虑冷却时间形状复杂截面差悬殊、细长比较大的易变形零件按下限考虑冷却时间。水淬油冷的总时间，必须少于同截面的油冷时间。5.3.5终冷温度各种钢不同截面的终冷温度按表4选取。表4钢号 截面（mm） 250 250450 450 表面终冷温度（）35、45、ZG270-500、ZG310-570、40Cr、35SiMn、35CrMo、45SiMn、40CrMo30CrMnSi、35CrMnSi 100150 150200 20025055、60、50Cr、50Mn2、42MnMoV、ZG35CrMo、ZG35SiMn、ZG45SiMnZG30CrMnSi、ZG35CrMnSi、ZG40CrZG50Mn2、40CrMnMo、40Cr2MoV37SiMn2 MoV、(35SiMn2MoV)55Si2MnV, 38CrMoAlA1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、 150200 200250 2002505CrMnMo、5CrNiMo、5CrNiW9Cr、9Cr2、3 Cr2W8V、9CrSi60CrMnMo、60SiMnMo、60CrMoV60CrMo、6CrW2Si、GCr15、GCr15SiMn 200250 200250 200250注：测定表面终冷温度是在零件出淬火介质23分钟后测定。表中规定的终冷温度系指最大截面处之温度。5.3.6回火温度淬火后的回火温度，因钢号和要求硬度不同而定，常用钢的硬度与回火温度的关系见表5。a 截面较大或淬火后硬度低的零件，回火温度允许比表5中的温度低（1050）或由工艺员确定。b 截面较小或淬火后硬度偏高的零件，回火温度允许比表5中的温度高（1050）或由工艺员确定。表 5钢号 硬度（HB） 179217 197229 207241 217255 229269 241286 269302 回火温度（+10）35 600 590 570 560 540 520 45 610 600 590 580 570 560 53055，60 630 620 600 590 570 54040Cr 640 630 620 610 600 590 54035CrMo 620 610 600 590 580 57035SiMn 610 600 590 580 570 560 55035CrMnSi 620 610 500 490续表5钢号 硬度（HB） 179217 197229 207241 217255 229269 241286 269302 回火温度（+10）42MnMoV 650 640 620 60038CrMoAlA 690 680 660 640 620 61040CrMnMo 630 620 610 60037SiMn2MoV 700 680 670 65050Mn2 630 620 610 600 590 58060CrMo 640 630 620 60060CrMnMo 670 660 650 640 630 5CrMnMo、55Si2MnV 660 650 640 620 6109Cr 9Cr2 750 730 720 710 700 9CrSi 720 2Cr13 3Cr13 680 660 640GCr15 700 690 680 GCr15SiMn 700 680 6605CrNiMo5CrNiW 630 620 6006CrW2Si 670 660 ZG270-500 580 570 560 550 540 ZG310-570 600 590 580 570 550 ZG35CrMo 610 600 590 580 560 ZG35SiMn 590 580 570 560 ZG35CrMnSi 610 600 590 ZG50Mn2 610 600 590 580 42SiMn 580 560 540ZG42SiMn 580 560 54042MnMoV 630 61038SiMnMo 590 5705.3.7回火后的冷却 回火后一般在空气中冷却，特殊情况由工艺员规定。碳素钢制造的零件，回火后一律空冷。合金钢制造的零件，视其对回火脆性敏感程度而确定回火后的冷却方法。a、一般合金结构钢零件，无回火脆性或有轻微回火脆性，截面在500mm以下者，回火后空冷，截面大于500mm者，回火后炉冷至400 出炉空冷。b、有回火脆性的合金钢零件，一般情况下回火后空冷，当冲击韧性要求较高时，回火后油冷，然后进行补充回火以消除应力。各种钢对回火脆性的敏感程度见表6。表6钢 号 回火脆性敏感程度 备 注35、45、55、60、35CrMo、42CrMo、42MnMoV 无 碳素钢回火脆性不敏感；当钢中的含Mn、P较高时，含碳量增加，回火脆性增大；含Mo在0.5%以下降低钢的回火性；Mn、Cr增加回火脆性；含CrMn、CrNi的钢回火脆性敏感。40Cr、50Cr、35SiMn、55 Cr、50Mn2、2 Cr13、3 Cr13、G Cr15、GCr15 SiMn 有 60CrMoV、60SiMnMo、5CrMnMo、5CrNi Mo、5 CrNiW、9Cr、9 Cr2、37 SiMn2MoV、6 CrW2Si、3 Cr2W8V、40CrMoV9Cr Si、38CrMoAJA 轻微 补充回火工艺曲线如图3所示。温度 450+10 时间 h截面mm 装炉温度 升温/时 保温（小时） 冷却/时 出炉温度 300 350 100 4 60 200300500 350 80 6 60 200500 350 70 8 60 200 图3(含表)补充回火工艺曲线6操作规程6.1调质准备6.1.1 按图样和工作票查对零件材料、数量，材料可疑时可用火花鉴别并进行化学分析确定。代用料应有代料单。6.1.2 检查零件表面，不允许有裂纹、碰伤等缺陷。6.1.3 检查零件是否按“热处理件加工留量”标准规定进行粗加工留调质余量、留圆角、倒角等。6.1.4 零件表面不允许氧化时应采取防氧化措施。6.1.5 对形状复杂的零件不淬硬的孔等处应加以保护。6.1.6 准备好合适的工、胎、卡具以减小淬火变形。6.1.7 调质前是否对零件内部质量进行超声波探伤，按有关文件规定执行。6.1.8 粗切齿调质齿轮的模数为碳素结构钢mn12以上，合金结构钢以mn16以上。6.1.9 调质处理的铸钢、锻钢毛坯件进行正火或退火处理时，晶粒度应符合GB/T16923规定，58级为合格。6.2淬火操作6.2.1配炉方法a、配炉时应根据零件的材料、有效截面尺寸、质量、外形尺寸、零件形状复杂程度及技术要求选择合适的加热设备。b、装炉零件的总质量不得超过炉子的允许负荷承重量。c、装于同一炉同一淬火托盘上零件，其最大有效截面尺寸之差不得大于500mm。d、装炉零件之间应有一定间隙，不允许相互接触。6.2.2淬火温度根据图样或热处理件生产工作卡技术要求，选用合适的淬火温度。淬火温度参见表3。6.2.3淬火冷却操作要点a、从炉中取出的待淬火零件，应防止互相碰撞引起变形。b、圆筒形的零件应按轴向垂直淬入冷却介质中。c、阶梯较大的零件水冷淬火时，其边角用自退火法退火后再接着进行淬火操作。d、轮类零件应使其端面与淬火介质液面保持水平淬入介质中。e、薄刃零件应使其刃口同时先淬入介质中，薄片零件应垂直淬入介质中。f、对厚度不均匀的零件，应将厚的部分先淬入介质中。g、对有凹面或不通孔的零件，应使凹面或孔朝上淬入介质中。h、零件浸入冷却介质后应作适当的上下移动，以增加冷却介质对流，加速蒸汽膜的破裂，提高零件的冷却速度。6.3回火操作6.3.1配炉方法配炉方法同6.2.1。6.3.2回火温度常用钢的回火温度与要求硬度关系见表5。根据图样或热处理件生产工作卡技术要求，选用合适的回火温度。6.3.3回火操作要点a、零件淬火后应在8小时以内回火。大型复杂铸钢件应及时回火。b、回火加热时间系指零件装炉后，从测温仪表达到回火温度开始到零件回火完了出炉的整个过程中的总时间。它是淬火加热保温时间的两倍以上。6.4调质操作要点a、均温时间是指升温时从仪表到温开始，到仪表与炉膛、工件表面目测温度均匀一致为止的时间。b、当回火温度低于550时（看不清颜色），其均温时间应大于回火保温时间的1/3，但最小不得小于1小时，此时回火总的保温时间应按图1计算出的保温时间的1.21.5倍。c、调质热处理淬火（未回火）后的硬度应高于图样上要求的调质硬度的上限值。7调质使用设备7.1淬火加热用设备调质件的淬火加热可以用箱式电炉、台车式电炉和台车式燃气炉，炉子有效加热区内的温度偏差应达到表7规定的数值。表7序 号 允许温度偏差 适用范围123 +10+15+20 特殊重要件重要件一般件7.2调质回火设备调质件的回火，除可使用箱式电炉、台车式电炉外，还可使用井式回火电炉、台车式燃气炉。炉子有效加热区内的温度偏差仍应符合表7的规定。7.3校直设备可进行轴类件校直用的油压机。7.4设备的保养应保证设备的使用性能和精度，遵守热处理设备操作规程和维修制度，并保存有关记录。8校直8.1所有淬火零件淬火后冷至250均可以进行热校直。大型轴类可用回火温度下的热校直，之后可不再进行补充回火。8.2冷校直后的零件如果需要补充回火，可在比回火温度低2040的温度下补充回火一次。8.3校直可在油压机或手动压力机上进行。9调质件的质量检查9.1调质件的外观检查调质件在淬火后和回火后均需进行表面外观检查，不得有裂纹及伤痕等有害缺陷存在。9.2硬度检查9.2.1淬火后的硬度检查淬火后，操作人员应全部或部分检查淬火件的硬度，以便适当的调整回火温度，保证回火后达到要求的硬度。9.2.2回火后的硬度检查一般零件可抽查部分件的硬度，但对重要件（如、类件）则应逐件检查硬度。硬度值偏差范围一般为HB40单位，特殊规定例外。硬度检查应在零件有代表性部位进行。被检测表面粗糙度为Ral.6um。硬度测量可用布氏硬度计和里氏硬度计配合使用。具体零件的硬度检测取三处，其中两处合格为合格，但另一处的硬度不得低于图样上要求硬度上限的80%，高于上限值HB10个单位。9.2.3验收依据有力学性能要求的调质零件，应以零件本身所带试样坯的力学性能检查为验收依据，硬度只作为参考。9.3机械性能检查a、有力学性能要求的调质零件，其力学性能要求的具体数值应该在设计图样上给出或列出依据