金属热处理通用工艺规程

1、金属热处理通用工艺规程 1 主题内容与适应范围 1.1 本规程规定了钢制零部件在加热炉中透烧后在水油、空气中淬火及在炉中加热的正火、退火与回火热处理工艺方法和要求。但不包括感应加热、火焰加热、电解加热等热处理方法。 1.2 本规程适用于本公司钢制压力容器和零部件的淬火、正火、退火、回火热处理。 2 总则 金属的热处理除符合本规程的规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规、标准、本公司其它相应规程和图样及专用工艺文件的要求。 3 正火和退火 3.1 热处理设备 3.1.1 正火与退火所使用的加热设备必须满足下列要求： 3.1.1.1 在加热设备正常装炉量情况下，有效加热区内的温度偏差应按表3-1

2、所列的精度进行调节和控制。 表3-1 工艺类型 允许温度偏差 正 火 20 完全退火 20 20 不完全退火 15 等温退火球化退火 20 20 去应力退火再结晶退火 25 3.1.1.2 工件加热后在随炉冷却过程中应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。3.1.2 温度测定及温度控制设备 3.1.2.1正火与退火所使用的各种加热设备都应配有温度测定及温度控制装置。加热设备中的每个加热区，都应配有跟踪处理温度与时间关系的记录装置。 3.1.2.2 热电温度测定设备的指示器经校正之后，其指示器上温度读数的误差不得超过表3-2的规定。 . 表3-2 预定温 T400400温度指示总误4T/10 正火、

3、退火件的装炉3.2 正火、退火件装炉时，必须放置在预先确定的有效加热区内，装炉量、装炉3.2.1 方式及堆放形式应保证工件加热和冷却均匀一致，且不得造成工件有较大变形和缺左右保温一段时间后，再加热到500陷。大件、形状复杂则采用低温装炉，加热到 正火、退火的温度。时不应一起装3.2.2 不同温度或成批生产的有效厚度相差一半以上的零部件，正火 炉。对单件有效厚度相差可适当放宽，但必须严格控制加热时间。13.2.3 装炉时工件堆放应有条理，不可杂乱堆放，钢板正火应垛装，支点距离小于米。与校圆结合的正火筒节应卧放，下垫半圆形支座。直接正米，层距0.10.15 火的筒节应竖放，下垫高度米以上的距离。米

4、的平支座，筒节之间应保持0.20.2 工艺规范的选择3.3 3.3.1 加热温度主要根据钢的临界点、热处理目的等因素来确定，其3.3.1.1 正火与退火加热温度 一般规律如下： (5070)正火：Ac(或Acm)3 50)(30完全退火：Ac3 50)不完全退火：Ac(301) 亚共析钢等温退火：Ac(3050) (3) Ac(2040)过共析钢和共析钢 (1 30)(20Ac球化退火：(1020),Ac11 Ac去应力退火：(100200)1 扩散退火：Ac200)(1503 150)Ac再结晶退火：(501 3.3.1.2 常用钢材的正火加热温度见表3-53-4、表3-3、表。 . . 表

5、3-3 常用压力容器用钢板正火加热温度 加热温 90Q245R Q345R 16MnDR 9209513MnNiMoR9809598018MnMoNbR9015CrMoR950 表3-4 常用钢材正火加热温度 钢 号 加 热 温 度 860880 35 850860 45 850860 40Mn 850860 40Cr 表3-5 电渣焊接接头焊后正火加热温度和回火加热温度 钢 号 正火加热温度 回火加热温度 Q235- B、C 900930 Q245R 900930 600930 900Q345R 650 620980 13MnNiMoR 650 950680980 18MnMoNbR 950

6、700 680900960 15CrMoR 700 3.3.2 加热速度主要根据钢的成份，工件的尺寸和形状等因素来确定。对高碳、高合金钢及形状复杂或截面大的工件一般应进行预热或采用低温入炉随炉升温的加热方式。中小 件可在工作温度装炉加热。 3.3.3 加热时间尺寸和形状、加热温度、加热介质、加热方式、加热时间与钢的成份、工件的装炉量和堆放形式以及热处理目的等因素有关。工艺员应根据具体情况而定，但必 须保证正火与退火在规定的加热温度范围内保持足够长的时间。 冷却速度3.3.4 冷却速度应控制适当。以保证获得所需要的组织和性能。. . 正火件一般在自然流通的空气中冷却。某些渗碳钢，过共析钢工件和铸

7、件，以及大件正火也可采用风冷或喷雾冷却等。 退火件一般采用随炉冷却到550出炉空冷，对于要求内应力较小的工件应随炉冷却到小于350出炉空冷。 4 淬火和回火 4.1 热处理设备 4.1.1 淬火加热设备应满足下列要求： 4.1.1.1 有效加热区的温度应按表4-1所列的精度进行调节控制。 表4-1 序 号 允许温度偏差 适用范围 特殊重要件 1 10 重要件12.5 2 一般件3 15 4.1.1.2 当采用盐熔炉加热时，应按盐熔脱氧制度对盐进行充分脱氧。 4.1.2 淬火冷却设备及冷却介质 4.1.2.1 淬火冷却介质、使用温度及适用范围应符合表4-2的规定。 表4-2 冷却设备 冷却介质

8、使用温度() 适用范围 水槽水 1530 淬透性差，形状简单的工件 水 溶 液盐类水溶液 2045 淬透性差，形状简单的工件 碱类水溶液 2050 淬透性差，形状较复杂的工件 溶合机有化物液 60 20淬透性中等或差，形状复杂的工件 油槽普通淬火油 80 30淬透性中等或好，形状复杂的工件 空冷 空气指定别不特规 室温淬透性好，形状复杂的工件 4.1.2.2 淬火冷却设备应保证工件表面各部位均匀冷却。 4.1.2.3 水槽中水、水溶液或混合水溶液不应含有过量的有害物质。水溶液或混合水溶液的成份浓度应符合淬火要求。 4.1.2.4 油槽中的油，应符合有关淬火油的国家行业标准。对淬火油必须进行定期

9、. . 检验。 4.1.3 回火设备 4.1.3.1 回火加热设备有效加热区的温度偏差应按表4-3的允许误差规定进行调节和控制。 表4-3 序 号 允许温度偏差 适用范围 特殊重要件10 1 重要件2 15 一般件3 20 4.1.4 温度测定及温度控制设备 4.1.4.1 各种热处理加热设备都应配有温度测定及温度控制设备。淬火和回火加热设备中的每个加热区，应配有跟踪处理温度与时间关系的记录装置。 4.1.4.2 热电温度测定设备的指示器经校正后，其指示器上的温度温度读数的总误差不得超过表3-2的规定。 4.2 待淬、回火件的装炉 4.2.1 待淬、回火件的装炉时，必须放置在预先确定的有效加热

10、区内。装炉量、装炉方式及堆放形式的确定，应保证工件均匀加热且不造成有害缺陷。 4.2.2 允许不同材料，但具有相同的加热温度的工件同一炉内加热，同炉装入的工件有效厚度不宜相差太大。 4.2.3 工件可直接装入淬火温度的炉中加热，装炉时工件摆放应有条理，不准直接抛入炉内。 4.3 淬火工艺规范的选择 4.3.1 加热温度 4.3.1.1 选择加热温度的依据是钢的临界点，其一般原则如下： 亚共析钢：Ac(3050) 3共析钢、过共析钢：Ac(3050) 14.3.1.2 选择加热温度时还应考虑到淬火件的钢种及性能要求、原始组织状态、形状尺寸等因素。必要时，应进行小批量试淬，以选择合适的加热温度范围

11、。 4.3.2 加热速度 . . 高碳高合金钢及形状复杂的或者截面大的工件应进行预热或采用低温入炉随炉升温的加热方式，中小件可直接放入到淬火温度的炉中加热。 4.3.3 加热时间 炉中的工件应在规定和加热温度范围内保持适当的时间，保证必要的组织转变和扩散。加热时间与工件的钢种、形状、尺寸、加热介质、加热温度、加热方式等因素有关。工艺员应具体情况而定，必要时应通过试淬以确定合适的加热时间。 4.3.4 冷却 4.3.4.1 冷却速度应控制适当。在冷却过程中，冷却介质的使用温度不应超过4.1.2.1规定的范围。 4.3.4.2 应采用适当的冷却方式，使工件表面各部位获得大致均匀冷却。 4.4 回火

12、的工艺规范 4.4.1 回火温度和回火时间由回火件的钢种、性能要求确定。对具有第一类回火脆性的钢种必须避开回火脆性温度区间；对具有第二类回火脆性的钢种，在回火脆性温度区间内加热后应采用油或水冷却。 4.4.2 回火前后抽检工件淬火后的硬度，确定适当的回火温度。 4.4.3 经淬火后的工件应及时回火。 4.5 淬火加热后的保温时间计算 保温时间(分)=零件有效厚度()(1.52)(分/)。 保温时间以炉温到达规定温度时算起。当装炉量大时，适当延长保温时间。 4.6 常用钢板回火保温时间按表4-4，装炉量多时可适当延长保温时间。 表4-4 常用钢材的回火保温时间(250650回火) 有效厚度(mm

13、) 25 2650 5175 76100 101125 126150 保温时间(min) 4060 70 100 100150 150180 180210 210240 4.7 常用钢材的淬火工艺规范见表4-5。 表4-5 常用钢材的淬火工艺规范 钢 号加热 温度 淬火介质淬火后达到最低硬度(HRC) 达到最低硬度的最大直径() 35 870 860 水35 50 . . 45 850 840水 水-油40 47 80 30 30CrMo 870 860油 40 35CrMo 850860 油 45 35CrMoV 890910 油 45 38CrMoAl 930950 油50 40Cr 85

14、0860 油 404550 20 305040B 840850 油 45 40Mn 840850 油 45 40MnB 840850 油 40 40MnVB 850 840油 50 454020 503042SiMn 850870 油 404550 20 503045Cr 860 840油 50 45B 860 840油 45 4.8 常用钢材的回火温度见表4-6。 表4-6 常用钢材的回火温度 钢 号 要求硬度(HRC) 回火温度 () 冷却介质 35 2025 520540 空气 45 2025 2530 620 590590 550空气 30CrMo 2530 580600 空气 35C

15、rMo 30 25640 600空气 35CrMoV 30 25680700 空气 38CrMoAl 2530 640660 空气 40Cr 2530 600620 油或水 表4-6（续） 常用钢材的回火温度 钢 号 要求硬度(HRC) 回火温度 () 冷却介质 40B 2530 540560 空气 40Mn 2530 530550 空气 40MnB 30 25590 570油或水 40MnVB 2530 570690 空气 42SiMn 30 25600620 油或水 45Cr 30 25620640 空气 45B 30 25620640 空气 4.9 需调质状态进行机械性能复验的原材料。

16、. . 4.9.1原材料进行调质作机械性能的拉力试样和冲击试样的热处理毛坯尺寸和热处理规范见表4-7。 表4-7 试样调质热处理工艺规范 钢号 试样毛尺寸坯) (淬 火 回 火 硬度 (HRC) 温度 ) (冷却介质 温度) ( 冷却 介质30CrMo 25 880 水、油 540 水、油 32 30.535CrMo 25 850 油550 水、油 32 32.535CrMoV 25 900 油630 水、油37 3538CrMoAl 25 940 水、油 640 水、油 32.534 40Cr 25 850 油 500 水、油 34 32.540B 25 840 水550 水 2426 40

17、Mn 25 850 油 500 水、油 34 32.540MnB 25 850 油500 水、油32.534 40MnVB 25 850 油500 水、油34 32.542SiMn 25 880 水590 水 2330 45Cr 25 840 油520 水、油 36 3445B 25 840 水550 水 2628 4.9.2 试样淬火冷却时，终冷温度尽量低，以保证试样淬硬、淬透。 4.9.3 拉力试样和冲击试样应在同一根材料上截取处理毛坯料，应同炉同工艺规范进行热处理。 4.10 有机械性能要求的工件，试样应与产品同炉进行热处理。 4.11 图纸上有标记移植印记的零部件，应做好标记确认工作。

18、 5 热处理后的附属工序 5.1 正火和退火后的附属工序 5.1.1 在校正工件正火和退火时产生的残余变形时，应不影响其以后的机械性能及加工和使用性能，必要时校正后应进行去应力处理。 5.1.2 在清除工件氧化皮时，应使其不受腐蚀及其它有害影响。 5.2 淬火和回火的附属工序 5.2.1 在校直淬、回火件时所产生的残余变形时，应不影响其以后的机械加工及加工和使用性能。必要时，校正后应进行去应力处理。 5.2.2 在清理淬火、回火件时，应使其不受腐蚀及其它有害影响。 . . 6 检验 6.1 热处理操作工应按图样、专用工艺要求及有关规定进行热处理，并作好记录。 6.2 质检部门和热处理责任工程师

19、应对热处理过程进行监督检查，并仔细核实和审查相关记录。 6.3 热处理后公司质检部门和热处理责任工程师应根据图样、专用工艺要求和有关规定对工件进行检验。 6.3.1 质检部门应对工件进行外观检查，工件表面不得有裂纹及伤痕等缺陷。必要时应采用磁粉、着色或超声波检测等方法对工件进行检查，确定有无裂纹。 6.3.2 质检部门应采用百分表、塞尺、钢直尺等工具对工件进行变形检测。轴类工件允许的最大弯曲值应符合GB/T16923钢件的正火与退火和JB3877钢的淬火与回火处理的规定。板类工件的不平度，不应超过加工余量的2/3，特殊工件的变形要求可按照图样规定执行。 6.3.3 质检部门应对工件进行硬度检查

20、。 6.3.3.1 正火和退火工件的硬度误差不能超过表6-1的规定。 6.3.3.2 淬火和回火工件的表面硬度误差不能超过表6-2、表6-3、表6-4的规定。 6.3.3.3 对于局部淬火回火件，应避免在淬火区与非淬火区交界部分测定硬度。 6.3.4 必要时应进行金相组织检查。根据热处理工艺类型及钢种不同，应得到满足 表6-1 工艺类型 硬 度 误 差 范 围 单 件 同 一 批 件 HB HV HRB HB HV HRB 正 火 25 25 4 45 46 8 完全退火 30 30 6 60 60 12 不完全退火 30 30 6 60 60 12 等温退火 25 25 5 50 50 10 球化退火