钢的热处理工艺设计经验公式

钢的热处理工艺设计经验公式1钢的热处理11正火加热时间加热时间TKD（1）式中T为加热时间SD使工件有效厚度（MM）；K是加热时间系数（S/MM）。K值的经验数据见表1。表1K值的经验数据加热设备加热温度碳素钢）K/S/MM合金钢K/S/MM箱式炉80095050606070盐浴炉8009501525203012正火加热温度根据钢的相变临界点选择正火加热温度低碳钢TAC3（100150）（2）中碳钢TAC3（50100）（3）高碳钢TACM（3050）（4）亚共析钢TAC3（3080）（5）共析钢及过共析钢TACM（3050）（6）13淬火加热时间为了估算方便起见，计算淬火加热时间多采用下列经验公式TAKD不经预热（7）TABKD经一次预热（8）TABCKD经二次预热（9）式中T加热时间（MIN）；A到达淬火温度的加热系数（MIN/MM）；B到达预热温度的加热系数（MIN/MM）；C到达二次预热温度的加热系数（MIN/MM）；K装炉修正系数；D工件的有效厚度（MM）。在一般的加热条件下，采用箱式炉进行加热时，碳素钢及合金钢A多采用115MIN/MM；B为152MIN/MM（高速钢及合金钢一次预热A0503；B2536；二次预热A0503；B1525；C0811），若在箱式炉中进行快速加热时，当炉温较淬火加热温度高出100150时，系数A约为1520秒/毫米，系数B不用另加。若用盐浴加热，则所需时间，应较箱式炉中加热时间少五分之一（经预热）至三分之一（不经预热）左右。工件装炉修正系数K的经验值如表2表2工件装炉修正系数K工件装炉方式修正系数T030111110T030111320T030111513T03011171014淬火加热温度按常规工艺,亚共析钢的淬火加热温度为AC3（3050）；（10）共析和过共析钢为AC1（3050）；（11）合金钢的淬火加热温度常选用AC1（或AC3）（50100）（12）15回火加热时间对于中温或高温回火的工件，回火时间是指均匀透烧所用的时间，可按下列经验公式计算TADB（13）式中T回火保温时间（MIN）；D工件有效尺寸；（MM）；A加热系数（MIN/MM）；B附加时间，一般为1020分钟。盐浴的加热系数为0508MIN/MM；铅浴的加热系数为0305MIN/MM；井式回火电炉（RJJ系列回火电炉）加热系数为1015MIN/MM；箱式电炉加热系数为225MIM/MM。16回火加热温度钢的回火定量关系式很早就有人研究，其经验公式为钢的回火温度的估算,T200K60X（14）式中X回火后硬度值,HRC；K待定系数,对于45钢,X30,K11；X30,K12。大量试验表明，当钢的回火参数P一定时，回火所达到的工艺效果硬度值或力学性能相同。因此，按传统经验式确定回火参数仅在标准态回火1H时方可使用，实际生产应用受到限制为了解决上述问题，将有关因素均定量表达，文献中导出如下回火公式1在20040O范围HV640T20105LGT128366T200LGT1280036（15）2在400600范围HV172103/T1GT一128294T400IGT1280023（16）式中T回火温度T回火时间，MIN对比可以看出影响回火效果的主要因素是T和T能较好,较真实地反映出实际工艺参数的影响，定量地表达了不同温度区间回火硬度的变化特征。2钢的热处理相变点及再结晶温度的计算21AC1和AC3温度的经验公式AC1和AC3分别表示在加热过程中组织开始转变为奥氏体和全部转变为奥氏体时的温度，它们对钢的热处理工艺的制定以及新材料和新工艺的设计都具有重要意义。因此，对AC1和AC3的预测具有较大的理论和应用价值。ANDREWS搜集了英，德，法，美等国家的资料通过对大量试验数据进行回归分析，获得了根据钢的化学成分计算AC1和AC3温度的经验公式AC3910203C1/2152NI447SI104V315MO131W17AC1723107MN139NI29SI169CR290AS638W18式中的元素符号代表其含量质量分数，WT，下同，适用钢的成分范围为06C,49MN,5CR,5NI,54MO。公式12表达了钢的AC1和AC3与化学成分之间的关系，其优点是形式简明、直观，便于应用。22钢奥氏体化后冷却时,奥氏体开始转变为马氏体的温度MS（）MS550350C40MN35V20CR17NICU10MO5W15CO30AL0SI（19MS561474C33MN17CR17NI21MO20式19,20适用于中低碳钢。MS539423C304MN177NI121CR75MO21式21适用于011C060,004MN48,011SI189,0NI504,0CR461,0MO54。注意,上述MS点的计算公式主要用于亚共析钢对于过共析钢,由于淬火加热温度对奥氏体的成分影响较大,故根据钢的成分来计算MS点是没有意义的。MS417146CR0669NI33133MN28047S16770068CNI17822式22适用于SUS类不锈钢日本。23奥氏体转变为马氏体M的终了温度MFMF点根据不同的马氏体转变量的计算公式MF100MMS2151523MF90MMS1031224MF50MMS47925MF10MMS1032624贝氏体组织开始转变的温BSBS830270C90MN37NI70CR83MO2725钢的再结晶温度TRKTR04TM28式中TM钢的熔点温度,K。3钢在空气炉中加热时间考虑节能的计算31按工件形状确定加热时间TMINTKIW29式中KI形状系数,K圆柱1/61/9,K板1/31/6,K薄壁管/D1/41/21/4W形状特征尺寸,直径、板厚或壁厚,MM。32按实际装炉量确定加热时间TMINT0608GW30式中GW装炉工件总重量,KG。式30适用于45KW箱式电炉加热。4钢的临界冷却速度的计算41钢在油中淬火时心部得到马氏体的临界冷却速度M/HLOGM981462C110MN054NI050CR060MO000183PA31式中PA奥氏体化参数加热时间加热温度,此处加热时间为1H。42钢在油中淬火时心部得到贝氏体的临界冷却速度B/HLOGB1017380C107MN070NI057CR158MO00032PA3243钢在油中淬火时心部得到珠光体铁素体混合物的临界冷却速度PF/HLOGPF636043C049MN078NI026CR038MO00019PA3344钢在油中淬火时心部得到50马氏体50贝氏体的临界冷却速度50MB/HLOG50MB850413C086MN057NI041CR094MO00012PA34式3134适用条件C050,MN175,NI30,CR225,MO10,MNNICRMO50。5钢的淬火冷却时间的计算51钢预冷淬火时空气预冷时间TYSTY1234D35式中D淬火工件危险截面厚度,MM。52钢MS点上分级冷却时间TFSTF305D（36）6钢的淬火硬度的计算61钢终端淬火试验时,距试样顶端440MM范围内各点硬度H440HRCH44088C1/200135E2C1/219CR1/263NI1/216MN1/235MO1/25SI1/2082G20E1/2211E237式中E到顶端距离,MMG奥氏体晶粒度。62钢的最高淬火硬度,即淬火钢获得90马氏体时的硬度HHHRCHH3050C3863钢的临界淬火硬度,即淬火钢获得50马氏体时的硬度HLHRCHL2440C3964钢淬火组织为马氏体时的硬度HVMHVM127949C27SI11MN8NI16CR21LOGM4065钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVBHVB323185C330SI153MN65NI144CR191MOLOGB8954C55SI22MN10NI20CR33MO4166钢淬火组织为珠光体铁素体的硬度HVPFHVPF42223C53SI30MN13NI7CR19MOLOGPF1019SI4NI8CR130V42式4042适用条件同式3133。7钢回火后硬度的计算71钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVMHVM74434C368SI15MN37NI17CR335MO2235V103/PB260616C321SI21MN35NI11CR352MO2345V43式中PB回火参数回火温度回火时间,此处加热时间为1H。72钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVBHVB262162C349SI64MN6NI186CR485MO857103/PB14943C336SI79MN16NI196CR498MO1094V44式42,43适用条件C083,MN20,SI10,CR20,MO10,NI30,V05,MNNICRMO50。73钢回火后硬度回归方程HRC7550094T066CM45式中T回火温度,CM钢的含碳量或碳当量,CMCMN/6CRMOV/5（NICU）/15467445钢回火后硬度回归方程HV640T200105LOGT128366T200LOGT128000364720T400HV172104/TLOGT128294T400LOGT128001448400T600式中T回火时间,MIN。8钢的回火温度的估算适用于碳素钢T200K60X49式中X回火后硬度值,HRCK待定系数,对于45钢,X30,K11X30,K12。9钢的力学性能的换算91切削性能M0087HBT08D18（50）T0195HBT08D1800022HBD2（51）M是扭矩，T是轴向推力，T是进给量，D为钻头直径，HB是布氏硬度。92抗拉强度B98MPA与布氏硬度HB11普通碳钢及合金钢B1/3HB32HRC21HS（52）12铸铁B030040HB5313灰口铸铁B1/6HB405493屈服极限S（MPA）与抗拉强度B（MPA）11退火状态结构钢S（055065）B5512调质状态结构钢S（0750085）B5694对称弯曲疲劳极限1（MPA）与抗拉强度B（MPA）11碳钢（奥金格公式）1049013B，B1200MPA5813铸铁（莫尔公式）1035B205995对称拉压疲劳极限1P（MPA）与对称弯曲疲劳极限1（MPA）11普通钢1P08516012铸铁1P06516196剪切强度B（MPA）与抗拉强度B（MPA）11退火钢及碳钢B（050060）B，B4006712RH290HB30,HB（133）式中（134）400401507824003209103CACCACA514751012140SI8VMOWCRMNCUNIA1IRTTMOCRNIMNGF/23500EXP242476645165932/1（135）对于珠光体（136）MNNICUVMOWCRSIA1218145516820267231（137）IRTMOCRRTTNIMOMOCRGP32/37000EXP520010/2750