铸锻件调质工艺守则

1、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HEK 320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。金属布氏硬度试验方法 优质碳素结构钢 合金结构钢 钢锻件超声波检验方法 金属热处理工艺术语 铸钢件超声波探伤及质量评级 齿轮材料及热处理检验的一般规定 热处理炉有效加热区测定方法 一般工程用铸造碳素钢件钢的正火与退火处理 金属里氏硬度试验方法钢的淬火回火处理2 规范性引用文件GE231-1984GE/T699-1999GE/T3077-1999GE/T6402-

2、1991GE7232-1999GE7233-1987GE8539-1987GE9452-1988GE11352-1989GE/T16923-1997GE/T17394-1998JE3877-19853 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

3、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, GCr1

4、5SiMn（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

5、法等。b、 重要件（指IV、V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IV、V类锻件或者有性能要求的调质

6、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（ ）I 35,4540Cr35CrMo35SiMn42SiMnZG270-500ZG310-570& 200

7、小于淬火温度40min/100mm小于回火温度90min/100mm空冷2014004016006018001< 1001< 4501< 80n506030(5)CrMnSi35CrMoV35GrMnMo34 GrNi3Mo40GrNi(Mo)42CrMo50Cr ,40GrNi2Mo*ZG35CrMo*ZG35CrMnSi*ZG35SiMn*ZG40Mn2*ZG50Mn2*ZG340-640*ZG50SiMn< 200于淬火温度ff< 650炉冷<小45045min/100mm小于回火温度201400401600< 6501< 10012120

8、min/100mm空冷1< 80炉或空<450601800< 6502< 802-3< 4501< 70炉冷m 37SiMn2MoV 38CrMoAl60CrMnMo60CrMoV50CrVA2Cr133Cr13& 200小 于 淬 火 温度 60min/100mm回火温度 120min/100mm空冷201-400< 650< 1001-2& 4501< 80炉或空401600< 6501-2< 802-34502400350< 70炉冷601800< 6502-3< 703-44503<

9、; 60炉冷IV 5CrMnMo 5CrNiMo9Cr、9Cr29CrSiGCr15GCr15SiMnCrWMn<8070min/100mm45070120min/100mm炉或空6507045060650604502323注： 铸件在淬火温度下的保温时间：计算。2014004016002360180023炉冷350300碳素钢铸件按45min/100mm 、 合金钢铸件按60min/100mm1（ 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I、n、m、iv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

10、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 650 700 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

11、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b 、形状简单、截面S< 300mm的碳素钢及部分中碳低合金钢锻件;8< 100mm的碳素钢铸件。5.3.3.2 水淬油冷a、形状简单、截面b 、形状复杂、截面c、形状复杂、截面表3钢号淬火温度（钢号 8< 500mm的中碳低合金钢锻件;8> 300mm的碳素钢锻件；8< 100mm的碳素钢铸件+10 ）淬火温度（+10 ）35、 ZG270-50045、ZG310-570860 5CrMn 、 5CrNiMo 、

12、 5CrNiW 85084040Mn2 、 ZG40 Mn2 84055 、 60 、 ZG340-64040Cr 、 ZG40Cr 85082050Mn2 、 ZG50 Mn29CrSi 86082055 Cr8309Cr、 9Cr287035 CrMo 、ZG35CrMo86060 CrMo85042 CrMo85060 CrMoV86035SiMn 、ZG35 SiMn88060SiMnMo82030CrMnSi、 ZG30CrMnSi8806CrW2Si86035CrMnSi、 ZG35CrMnSi880GCr15 、GCr15SiMn83042MnMoV8602Cr13 、 3Cr1

13、3 、 4Cr131000105037SiMn2MoV87040MnMo86038CrMoAlA94055 Si2MnV86040Cr2MoV890*42SiMn ZG42SiMn850*35CrMoV880*40GrNi, 40GrNiMo850*35GrMnMo870*40GrNi2Mo870*34 GrNi3Mo860 *ZG50SiMn840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8<500mm的中碳低合金钢锻件；b、 形状复杂、截面S>100mm的碳素钢铸件；c、 中碳低合金钢铸件；d 、

14、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 ）C, PVA （聚乙烯醇）水溶液为（2545 ） C,PAG （聚烷撑二醇） 水溶液为（2570） C,食盐水溶液为（1060） C,自来水为（1540） C。 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/mm x 6 mmb、 水冷时间：t= （1.52.0 ） S/mm x 6 mmc、 水淬油冷时间： 水：t= （0.81.0 ） S/mm x 6 mm油：t = （79 ） S/mnX S mm ；式中：t 一需要的冷却时间6 TT效

15、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2 a 、 b、 c 分别确定。有效截面尺寸（mm ）a、不同截面水冷时间有效截面尺寸（mm ）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 ）<250250 450>450表面终冷温度（）

16、35、 45、 ZG270-500 、 ZG310-570 、 40Cr、35SiMn 、 35CrMo 、 45SiMn 、 40CrMo30CrMnSi、35CrMnSi 100 150150 200200 25055、 60、 50Cr、 50Mn2 、 42MnMoV、ZG35CrMo 、 ZG35SiMn 、 ZG45SiMnZG30CrMnSi 、 ZG35CrMnSi 、 ZG40CrZG50Mn2 、 40CrMnMo 、 40Cr2MoV37SiMn2 MoV 、 （35SiMn2MoV）55Si2MnV , 38CrMoAlA1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、

17、150 200200 250200 2505CrMnMo 、 5CrNiMo 、 5CrNiW9Cr、 9Cr2、 3 Cr2W8V 、 9CrSi60CrMnMo 、 60SiMnMo 、 60CrMoV60CrMo、6CrW2Si、GCr15、GCr15SiMn 200 250200 250200 250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， 定。5 中的温度低（ 1050 ） 或由工艺员确b 截面较小

18、或淬火后硬度偏高的零件，5 中的温度高（ 1050 ） 或由工艺员179217197229207241217255229269286269302回火温度（+10 ）356005905705605405204561060059058057056053055， 6063062060059057054040Cr64063062061060059054035CrMo62061060059058057035SiMn61060059058057056055035CrMnSi620610500490续表5钢号硬度（HB）179217197229207241217255229269286269302回火温度（

19、+10 ）42MnMoV65064062060038CrMoAlA69068066064062061040CrMnMo63062061060037SiMn2MoV70068067065050Mn263062061060059058060CrMo64063062060060CrMnMo6706606506406305CrMnMo 、 55Si2MnV6606506406209Cr 9Cr27507307207107009CrSi7202Cr133CCCr15SiMn7006806605CrNiMo 5CrNiW6306206006CrW2Si6

20、70660ZG270-500580570560550540ZG310-570600590580570550ZG35CrMo610600590580560确定。表5钢号硬度（HB）610241241ZG35SiMn590580570ZG35CrMnSi610600ZG50Mn261060059042SiMn580560ZG42SiMn58056042MnMoV63056059058054054061038SiMnMo5905.3.7 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

21、合金结构钢零件，无回火脆性或有轻微回火脆性，截面在截面大于500mm 者，回火后炉冷至400 出炉空冷。570500mm 以下者，回火后空冷，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。Mn 、 P 较高时，含碳量增加，40Cr、 50

22、Cr、 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<1004<60<200300500< 350<

23、 806& 60& 200>500<350<708<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

24、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 od 、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

25、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

26、.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

27、 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

28、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IV、V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标准的具体条目