【《M42高速钢车刀热处理工艺设计》19000字（论文）】

图1.1高速钢车刀图1.2数控车床常用车刀的类型车刀的切削部分主要由主切削刃、副切削刃、前刀面、后刀面和副后刀面这几部分组成。它的前角γo、后角αo、主偏角κr、副偏角κr’、刃倾角γS和刀尖圆弧半径rε决定了车刀的几何形状。车刀具体几何参数的选择需要考虑多种因素的影响，必须根据具体情况选取。前角γo根据工件材料的成分和强度来选取，切削强度较高的材料时，应取较小的值。例如，硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°~15°；在切削铬锰钢或淬火钢时取2°~10°。一般情况下后角取6°~10°。主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定，一般取30°~75°，刚性差时取较大的值，在车阶梯轴时，由于切削方式的需要取大于或等于90°。刀尖圆弧半径rε和副偏角κr'一般按加工表面粗糙度的要求而选取。刃倾角γS则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定，车刀中最为简单的形状为平面型，正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀。[1]车刀零件的服役条件、失效形式及性能要求车刀的服役条件、失效形式刃具在切削的过程中，刀刃与被切削金属的表面由于接触会产生相互作用，使切削产生变形与断裂，并从工件整体剥离下来。另外，刀刃除了承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击、振动等负载荷作用之外，在工作过程中，还有切削层金属的变形，以及刃具与被切削的工件在工作过程中由于切削的摩擦所产生的大量的摩擦热，这种摩擦热会使刃具温度升高，而且刃具的温度还会所切削速度的加快而升高，有时刀刃温度可达600℃左右。刀刃的失效形式有很多，比如刃具刀刃处由于受压而弯曲，刃具受强烈振动而在受冲击时而发生崩刀，以及某些小型刃具还会出现整体折断的现象等。但这些情况比较少见，刀具较为普遍的失效形式是磨损。性能要求(1)车刀应具有一定的耐磨性，这样能够保证刃具能具备较高的使用寿命。高的耐磨性不仅决定于高硬度，同时也取决于钢的组织。分布在马氏体基体上的弥散碳化物，以及合金碳化物都能够有效地提高刃具钢的耐磨能力;(2)车刀应当具备较高的硬度，这样才能够保证刀刃能进入工件，还可以防止卷刀。刃具需要具有高于被切削材料的硬度，所以刃具钢最好是以高碳马氏体为基体组织;(3)车刀应有足够的韧性和塑性，因为在各种形式的切削过程中，刃具承受冲击，振动等作用，较好的韧性和塑性能够一定程度上防止使用中的崩刀或折断;(4)车刀应当具有优异的红硬性，这样可以使刀具经受切削热的作用，这样就可以防止在使用过程中因温度升高而导致硬度下降。钢的红硬性，就是钢在受热条件下保持一定的硬度和切削效果的能力，它又称钢的耐热性。常用的刃具材料在常见的钢制刃具材料中，我们根据成分特点可以分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。[2]碳素工具钢碳素工具钢，又简称碳工钢，碳工钢淬火加热温度大体相同，因而淬火后的硬度基本相同，均为62HRC左右。碳素工具钢容易锻造和切削加工，价格比较便宜，但是他的红硬性较差，当工作温度大于或等于250℃时，硬度和耐磨性就会迅速下降，淬透性较低，淬火临界直径小于10mm，不能用作于大尺寸的刃具，淬火的时候，变形和开裂的倾向都比较大。[2]表1.1碳素工具钢的牌号以及化学成分、退火态硬度[2]牌号化学成分（质量分数）/%退火钢硬度（HBW）不大于CMnSiSPT70.65-0.74≤0.40≤0.35≤0.030≤0.035187T7A≤0.020≤0.030T80.75-084≤0.030≤0.035T8A≤0.020≤0.030T8Mn0.80-0.900.40-0.60≤0.030≤0.035T8MnA≤0.020≤0.030T90.85-0.94≤0.40≤0.030≤0.035192T9A≤0.020≤0.030T100.95-1.04≤0.030≤0.035197T10A≤0.020≤0.030T111.05-1.14≤0.030≤0.035207T11A≤0.020≤0.030T121.15-1.24≤0.030≤0.035T12A≤0.020≤0.030T131.25-1.35≤0.030≤0.035217T13A≤0.020≤0.030表1.2碳素工具钢的淬火加热温度、回火温度及硬度[2]钢号淬火温度/℃硬度（HRC）回火温度/℃硬度（HRC）水冷油冷水冷油冷T7780-800800-82062-6459-61200-25055-60T8、T9760-770780-79063-6560-62150-24055-60T10~T12770-790790-81063-6563-65200-25065-64T13770-790790-81063-6563-65150-27060-64合金工具钢合金工具钢的成分特点为：碳的质量分数的范围在0.75%~1.5%间，合金元素的质量分数小于5%，而合金元素的质量分数低于5%就处在低合金范围内，我们又叫它低合金工具钢。低合金工具钢中，主要的合金元素成分有Cr、Si、Mn、W这些，他们能够很好地提高钢的淬透性，马氏体基体也能够得到强化，回火稳定性也能升高。Cr、Mn溶入渗碳体从而形成的合金渗碳体，也有利于提高钢的耐磨性，W元素的加入还能够起到细化晶粒的作用。合金工具钢的淬透性比碳素工具钢好，在热处理变形和开裂的倾向也比碳素工具钢小，他的耐磨性和红硬性也比碳素工具钢优异，但缺点是淬火温度比较高，所以比较容易发生脱碳。表1.3合金工具钢的牌号、化学成分及退火态硬度[2]序号钢组牌号化学成分（质量分数）/%退火态硬度（HBW）CSiMnCrWPS1量具刃具用钢9SiCr0.85-0.951.20-1.600.30-0.600.95-1.25-≤0.03≤0.03240-19728MnSi0.75-0.850.30-0.600.80-1.10--≤0.03≤0.03≤2293Cr061.30-1.45≤0.40≤0.400.50-0.70-≤0.03≤0.03241-1874Cr20.95-1.10≤0.40≤0.401.30-1.65-≤0.03≤0.03229-17959Cr20.80-0.95≤0.40≤0.401.30-1.70-≤0.03≤0.03217-1796W1.05-1.25≤0.40≤0.400.10-0.300.80-1.20≤0.03229-187表1.4合金工具钢的热处理参数[2]牌号退火淬火回火加热温度/℃等温温度/℃温度/℃淬火介质硬度（HRC）温度范围/℃硬度值（HRC）9SiCr790-810700-720860-880油62-65180-20060-62200-22058-608MnSi--800-820油＞60100-20060-64200-30060-63Cr06750-790680-700780-800油62-65150-20060-62800-820水Cr2770-790680-700830-850油62-65150-17060-62180-22056-609Cr2800-820670-680820-850油61-63160-18059-61W780-800650-680800-820水62-64150-18059-61高速工具钢高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，又可以俗称白钢。[2]高速钢有着良好的工艺性能以及强度和韧度，所以我们常用它来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具或者高温轴承以及冷挤压模具。由于在高速切削过程中，刃具的刃部温度可达600℃以上，合金工具钢容易发生脱碳，所以合金工具钢用来制作刃具不能满足高速切削过程中的刃部温度升高的问题，例如，9SiCr就为合金钢中比较好的材料，然而它在工作温度高于300℃时，硬度便降到60HRC以下，所以在刃具材料的选择时，必须选用合金元素质量分数高的高速工具钢，才能够保证在刃部温度因刃具与工件表面的相互作用而升到600℃时，硬度也能够保证在60HRC以上，这样刃具的切削性能和耐磨性才能够得到保证。同时，高速工具钢刀具的切削速度相对于碳素工具钢和合金工具钢来说，能够增加1~3倍，他的耐磨性也比碳素工具钢和合金工具钢好7~14倍。综合考虑高速工具钢的一些特点，高速钢制作的刃具在机械制造业中一直被广泛生产及运用。从成分上来看，高速钢是一种成分相对来说比较复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物的形成元素。合金元素的总量达10~25%，高速钢能够在高速切削产生高热的情况下保持一个较高的硬度，硬度能达到60HRC以上。高速钢的高硬度、高耐磨性和高耐热性这些特点让它能够很好的用作制造切削工具的材料。[2]表1.5高速钢的热处理参数[2]牌号交货硬度（退火态）(HBW)，不大于预热温度/℃淬火温度/℃淬火介质回火温度/℃硬度（HBW），不小于盐浴炉箱式炉W3Mo3Cr4V2255800~9001180-12001180-1200油或盐浴540-56061W4Mo3Cr4VSi2551170-11901170-1190540-56061W18Cr4V2551250-12701260-1280550-57063W2Mo8Cr4V2551180-11201180-1120550-57063W6Mo9Cr4V22551190-12101200-1220540-56063W6Mo5Cr4V22551200-12201210-1230540-56063CW6Mo5Cr4V22551190-12101200-1220540-56064W6Mo6Cr4V22621190-12101190-1210550-57064W9Mo3Cr4V2551190-12101220-1240540-56064W6Mo5Cr4V32621190-12101200-1220540-56064CW6Mo5Cr4V32621180-12001190-1210540-56064W6Mo5Cr4V42691200-12201200-1220550-57065W6Mo5Cr4V2Al2691200-12201230-1240550-57065W12Cr4V5Co52771220-12401230-1250540-56065W6Mo5Cr4V2Co52691190-12101200-1220540-56064W6Mo5Cr4V3Co82851170-11901170-1190550-57065W7Mo4Cr4V2Co52691180-12001190-1210540-56066W2Mo9Cr4VCo82691170-11901180-1200540-56066W10Mo4Cr4V3Col02851220-12401220-1240550-57066高速钢的研究现状高速钢的诞生至今已有近百年的历史，人们在合金化、钢种、生产工艺、热处理、性能及显微组织等方面进行了许多卓有成效的工作，可以说已经达到成熟的阶段。1930年以前切削工具材料主要是依赖高速钢，自从硬质合金问世以来，由于其热硬性、硬度及耐磨性远远超过高速钢，在某些切削领域，硬质合金迅速代替了高速钢。20世纪中期以后，世界科学技术得到飞速发展，作为机械制造业中最重要的切削技术也是如此。许多超硬工具材料如TiC基硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷和金属陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石等等不断出现，在切削速度、切削效率及切削难加工材料上高速钢无法与其相提并论。除了提高切削速度与效率外，超硬材料在切削高硬度及难加工的金属与非金属方面也正在起着极其重要的作用。但是，高速钢的韧性，工具成型性却是任何脆性的超硬性工具材料所无法比拟的，而且高速钢刀具，尤其是复杂、精密刀具的制造成本较低。加之，高速钢合金化、冶金生产及热处理技术的不断进步，使自身的使用性能不断提高。因此，尽管在单刃刃具高速切削与难加工材料领域中硬质合金等所占的份额日益增多，但在多刃刀具(尤其是复杂、精密刀具)、经受冲击和振动的切削加工以及在加工一般材料时，高速钢仍占居主要地位。[4]高速钢的分类高速钢是高速工具钢的简称，我们冶金业一般简称他为高工钢，人们也普遍俗称它为锋钢。它虽年产量不大（近年来，高速钢材世界年产量约25万t，我国年产约3~4万t），但由于成分复杂，合金含量搞，生产工艺与性能特殊，价格昂贵，因此在特殊钢中一直占有独特的地位。[2]高速钢属于高碳高合金莱氏体钢，是特殊钢中通过特殊热处理可以获得极高硬度（63~70HRC），而且在550~600℃，仍可以保持高硬度（60HRC以上）和高耐磨性的耐热耐磨钢类，其主要用途为制造各种机床的切削工具，也部分用于高载荷模具，航空高温轴承及特殊耐热耐磨零部件等。[5]若按所含主要合金元素的不同，高速钢可分为3种基本系列，即：钨系高速钢，含钨大于9%~10%，不含钼或者其Mo的含量不超过1%，著名的钢号为W18Cr4V(T1)；钼系高速钢，以钼为主，钼的含量高于8%，不含钨或W%不超过2%，代表钢号为M1；W-Mo系高速钢，介于上述二者之间，其最有代表性的钢号是W6Mo5Cr4V2(M2)。随钨、钼相对含量的不同，3种系列高速钢在金相组织和性能上也各有特点。3种系列中都可以含钴、含高钒，或提高含碳量；若按使用性能分，又可分为普通高速钢和特种高性能高速钢。前者包括通用型高速钢和低合金高速钢，后者包括钴高速钢、含钒2.5%以上的高钒高速钢(历史上曾称为“超高速钢")及高碳型的超硬高速钢。超硬高速钢大多数含钴5%~12%，可以一般含钒量(1%~2%)，也可以高含钒量，其主要特点是热处理硬度可达68HRC以上，其成分都是C%较高，等于或接近于平衡碳值。粉末冶金高速钢由于生产方法特殊，其合金成分另有特点，一般说，多为高碳、高钒、含钴，钨当量可以很高(甚至25%以上)，正在发展成为特种高速钢中的特殊高性能品种。用粉末冶金方法生产通用型高速钢不能充分发挥该法的优势，而成本增加不少，现已基本不用。[12]表1.6普通高速钢牌号的合金成分样本（按重量百分比计）（不包括杂质限制）[5]牌号CCrMoWVCoMnSiT10.65-0.804-181-0.1-0.40.2-0.4M10.80481.51.0M20.85456.02.0M71.0048.751.752.0M350.924.35.006.41.85-0.35M421.103.759.501.51.158.0--M500.8544.250.101.0钼高速钢（HSS），钼、钨和铬钢的结合会产生几种通常称为“HSS”的合金，其洛氏硬度为63–65。常见钼高速钢有：（1）M1：M1缺乏M2的某些红色硬度特性，但不易受到冲击，并且会弯曲得更多。（2）M2：M2是“标准”且使用最广泛的工业高速钢。尽管其脱碳敏感性较高，但碳化物较小且分布均匀，具有很高的耐磨性。经过热处理后，其硬度与T1相同，但弯曲强度可达到4700MPa，其韧性和热塑性比T1高50％。它通常用于制造各种工具，例如钻头，丝锥和铰刀。1.3343是ISO4957中标识的M2材料的等效数字标记。（3）M7：M7用于制造较重的建筑钻头，而灵活性和延长钻头寿命同样重要。（4）M50：M50不具有其他等级钨HSS的红硬性，但对于由于弯曲钻头而导致折断成为问题的钻头非常有用。通常适合硬件商店和承包商使用。它也用于高温球轴承。这些钢是通过将钨，铬，钒，钴和钼与钢合金化而获得的。对于钴高速钢（HSS），钴的添加增加了耐热性，并可以使洛氏硬度达到70左右。常见的钴高速钢有：（1）M35：M35与M2相似，但添加了5％的钴。M35也称为钴钢，HSSE或HSS-E。它比M2切割得更快，使用寿命更长。（2）M42：M42是钼系高速钢合金，另外还含有8％的钴。与更传统的高速钢相比，它具有优异的红色硬度，因而在金属制造业中得到了广泛使用，由于更高的切削速度或换刀时间的增加，使得生产环境中的循环时间更短。本文的设计目的和意义铸造高温合金(K14)是我国的一种创新型的高温合金。目前，这种材料已应用于国防生产中，但我们对它的切削加工还不是很熟悉，K14的难切削问题还需要进一步进行研究，本文主要从设计一个车刀零件用来切削K14入手，来设计高速钢车刀热处理工艺。由于K14为铁基高温合金，这种材料的塑性好，韧性高，导热性较差，具有良好的热硬性，加工硬化的问题比较严重，因此对于这种材料的切削加工，他在切削时工件表面与刀具的磨损会比较剧烈，为比较典型的难加工材料。在设计其切削工具时，需要刀刃具具有高的红热硬度、高的耐磨耗性以及切削能力，同时，也需要考虑到刃具的服役条件、失效形式以及性能要求。本设计基于K14的切削加工，对其切削车刀材料进行选择，然后根据车刀零件具体工作条件继续进行热处理工艺的设计，由此来提高原材料的性能；针对所设计的热处理工艺进行一个热处理设备的规划和车间布局的设计。本文的设计内容本设计就铁基高温合金—K14的切削刃具进行一系列的热处理工艺设计。本设计的研究内容为：分析高温合金的切削特点以及车刀的服役条件、失效形式和性能要求，然后选择车刀的制作材料，设计车刀尺寸，并对其进行热处理工艺设计；根据车刀的热处理工艺流程来选择工艺所需热处理设备；进行车间布局的规划与设计；根据具体的热处理工艺流程与热处理设备的型号及技术规格，计算热处理车间的动力消耗。

车刀热处理工艺的设计车刀材料的选择高温合金的切削特点由于高温合金的性能，他的切削加工性很差。举个例子，45钢的相对切削加工性为1，则高温合金的相对切削加工性只有0.08~0.3，而在高温合金中镍基高温合金和铸造高温合金的切削加工性是最差的。所以说，高温合金在各种难切削材料中都可以算作最难切削的材料。高温合金中随着它的强化相的增加，他的分散程度也会增加，随之他的热强性也会越好，从而导致切削加工性也会随之降低。切削特点如下[6]：（1）切削力大。高温合金的塑性大，合金中的合金元素之间容易形成奥氏体固溶体合金，而由于这种合金纯度较高并且组织致密，所以合金的晶格滑移系数也比较大，从而造成高温合金塑性变形大的特点。高温合金的原子组合结构也比较稳定，如要对其进行切削，需要很大的能量才能够破坏其原有的稳定的原子的平衡位置，而这种能量的需求又会使切削时的变形抗力大大增加。再加上沉淀硬化相呈弥散分布在合金中的分布，塑性变形的晶格扭曲，变形抗力增加，所以合金的硬度也提升了。综上，高温合金的切削所消耗的力会比一般钢材大很多，一般大2~3倍。（2）切削温度高。在切削高温合金的过程中，刀具与工件的接触面由于塑性变形，会产生更为激烈的摩擦作用，从而产生巨大的摩擦热，摩擦热会造成切削表面的温度升高，而高温合金的导热性很差，从而导致切削产生的热会大量集中，高温合金的切削温度能够比同状态下优质碳素结构钢高大约300℃，也就是说刀具的磨损也会更严重。（3）加工硬化现象严重。金属的强化和软化也是会伴随着金属塑性变形的过程，在金属产生塑性变形的同时，也会发生强化和软化，软化温度越高，软化的速度就越低，强化系数越大。并且，切削时随着温度的升高，合金中的强化相在高温下易分解成细小的弥散状，这会导致强化能力的增加，也就是加工硬化现象会加重。（4）刀具易磨损。高温合金中碳化物、碳化物、硼化物以及金属间化合物这些强化相的存在，会造成合金的硬化现象，所以工件与刀具的粘结和亲和现象也会加剧，刀具更容易产生磨损甚至崩刀。车刀的服役条件、失效形式及性能要求刃具切削时，刀刃与工件表面接触发生相互作用，刀刃承受着弯曲、扭转、冲击、振动和剪切应力等一系列负载荷作用，从切削点将被切削部分从工件整体上剥离，由此进行切削。在工作过程中，还有切削层金属的变形，以及刃具与被切削的工件在工作过程中由于切削的摩擦所产生的大量的摩擦热，这种摩擦热会使刃具温度升高，而且刃具的温度还会所切削速度的加快而升高，有时刀刃温度可达600℃左右。刀刃的失效形式有很多，比如刃具刀刃处由于受压而弯曲，刃具受强烈振动而在受冲击时而发生崩刀，以及某些小型刃具还会出现整体折断的现象等。但这些情况比较少见，刀具较为普遍的失效形式是磨损。综上，车刀的性能要求为：高韧性、高耐磨性、一定的强度和韧度以及高的耐热性。材料的选用根据所要切削材料—K14高温合金的切削特性以及车刀的服役条件、失效形式以及性能要求可知，车刀材料需满足高韧性、高耐磨性以及较好的强度和韧度、优秀的耐热性这些要求。最终我们将目标材料选定在高速钢的范围内。而在高速钢内，耐热性较好的为钴高速钢，钴的添加增加了耐热性，并能使洛氏硬度达到70左右。而在钴高速钢中，比较常见的有M35和M42高速钢，其中M42是钼系高速钢合金，另外还含有8%的钴。与更传统的高速钢相比，具有优异的红色硬度，因而在金属制造业中广泛使用，且由于其切削速度和换刀时间的增加，可以使得生产环境中的循环时间更短。[7]M42钢材（W2Mo9Cr4VCo8）是高钴韧性高速钢，M42材料密度为8.25g/cm³，主要用于对韧度、耐磨度要求较高的冷冲模，以及各种刃具，如车刀零件。M42的合金含量较高，硬度高达70HRC，磨削性能优异，耐热性好。以M42制作的切削工具，可以用来切削各种高硬度的金属工件，比如说铁基和铸造高温合金，还可以用于切削钛合金以及超高强度钢。但M42的韧性相对来说没那么好，所以我们在热处理时应该在设计淬火温度时，需要控制温度不要太高，这样才能一定程度上保证材料的韧性。基于M42材料磨削性能良好，所以在生产实际中常用来制造各种刀具，特别是一些用来复杂的精密刀具。[8]表2.1W2Mo9Cr4VCo8钢的化学成分化学成分（质量分数，%）CWMoCrVCoMnSi1.05-1.151.15-1.859.00-10.003.50-4.250.95-1.357.75-8.750.15-0.400.15-0.65表2.2W2Mo9Cr4VCo8钢的临界点Ac1Ac3Ar1Ms830-855——210M42钢中钒的质量分数范围在0.95~1.35%内，钴在7.75~8.75%间。其中钴的作用是帮助在热处理过程中碳化物的溶解，由于碳化物溶解在基体中，所以基体硬度也会提升，硬度的提升就会相应地提高材料的耐磨性。整体上来讲，M42钢的硬度、热硬性、耐磨性及磨削性都很好，所以用这个材料来制作刀具，刀具的切削性能可以得到保证，由此，它可以切削包括K14高温合金在内的各种难加工材料。综上，M42高速钢的性能特点：高硬度、高强度、良好的耐磨性和红硬性，且密度小，适用于制作各种切削刀具，且能保证刀具良好的切削性能。刀具规格尺寸M42材料制作的刀具在高速切削时，由于它的耐热性良好，所以就算高速切削而造成它切削部分的温度升高至600℃以上，它的硬度也只有轻微的下降。对于这种硬质合金车刀，我们设计它的形状为矩形截面车刀条，这种车刀条规格范围在实际生产中也有一定要求，我们查资料得矩形截面车刀条数据规格如下：表2.3矩形截面车刀条数据尺寸[9]（单位为毫米）比例h/b≈hh13bh13L±21001602001.664×85×106××128××1610××2012××2516×284×105×126××168××2010××2512×注：1.×表示有此规格根据上述数据，设计矩形截面刀条车刀形状尺寸如下：其中h=12mm，b=6mm，L=160mm经查资料得，M42的密度为8.25g/cm³，质量的计算公式为：M=ρ·V即，所设计车刀单个的质量为：m详细工艺参数查资料，得W2Mo9Cr4VCo8材料的工艺参数如下：表2.4W2Mo9Cr4VCo8材料的工艺参数[10]牌号退火工艺淬火和回火工艺等温退火淬火预热淬火加热淬火介质回火制度硬度HRC≥加热温度/℃保温时间/h冷却温度/℃时间（s/mm）介质温度/℃时间（s/mm）W2Mo9Cr4VCo8缓慢升温至860~880℃保温2h，炉冷到740~750℃，保温2-4h，然后炉冷至500~600℃，出炉空冷。85024~30中性盐浴1200~122012~15油550~570保温1h，空冷，4次。66高性能高速工具钢车刀的淬火与回火：（1）预热：一般采用两次预热，第一次温度为500~550℃;第二次温度为860~880℃，预热时间是加热时间的两倍。（2）加热：不同牌号的高性能高速工具钢的淬火加热温度如下表所示表2.5高性能高速工具钢车刀的淬火加热温度牌号车刀断面尺寸/mm加热温度/℃晶粒度/级W2Mo9Cr4VCo8（M42）≤（9×9）1170-118010.0-9.5＞（9×9）-（26×26）1175-11859.5-9.0（3）冷却：高速钢的合金含量高，因此具有很好的淬透性，考虑到工艺的简单易操作问题，本设计主要采用油冷这种方法进行淬火冷却[11]。（3）回火：在回火温度保温1h后空冷，回火一般要进行3~4次。挥霍次数根据零件的复杂程度酌情考虑。表2.6高性能高速工具钢车刀回火加热温度牌号车刀断面尺寸/mm回火温度/℃回火后硬度HRCW2Mo9Cr4VCo8M42≤（9×9）510-53068-69＞（9×9）-（26×26）表2.7W2Mo9Cr4VCo8钢热处理工艺[10]工艺名称工艺参数硬度普通退火870-880℃×2-3h，以20-30℃/h冷却到500℃出炉空冷≤269HBW等温退火870-880℃×2-3h，炉冷至740-750℃×3-4h，炉冷至500℃出炉空冷≤269HBW淬火1160-1175℃，晶粒度达10.5-10级，即使形状简单的刀具，淬火温度也不超过1180℃回火550-570℃×1h×4次67-69HRC在预备热处理阶段，采用等温退火，加热温度至870℃，保温2h，炉冷到750℃，保温4h，然后炉冷至550℃，出炉空冷。 对于高速钢车刀，考虑到其尺寸规格的不同，热处理工艺参数也会有所变化。在预热阶段，采用两次预热，第一次500~600℃，第二次860~880℃。 在淬火工艺中，本次车刀的截面为6×12（mm），所以淬火加热至1175℃，油冷。车刀材料的热处理工艺设计加工工艺流程高速钢的热处理一般工艺路线如下:下料→锻造→预备热处理（等温退火）→粗加工→最终热处理（淬火加高温回火）→精加工预备热处理——等温退火技术要求M42高速钢在铸造状态下或经过锻、轧、焊热加工后，空冷组织由马氏体和少量托氏体组成，这种状态下材料的硬度较高，不适合直接进行加工，需要先对其进行退火，使其退火后硬度HBW≤269，再进行粗加工，为之后的最终热处理做准备。工艺流程缓慢升温至870℃，保温2h，炉冷到750℃，保温4h，然后炉冷至550℃，出炉空冷。时间/时间/hT/℃870℃7505502h4h等温退火热处理工艺分析等温退火是一种不同于完全退火中的随炉冷却，他是在Ac1以下的温度保温一段时间后再出炉冷却，这样能够节约大量的时间。M42钢的Ac1为830-855℃，所以他的退火温度我们可以设定为870℃，在退火温度下保温2h，然后在Ac1以下的温度750℃保温4小时。预备热处理前M42高速钢的空冷组织由马氏体和少量托氏体组成，这种状态下材料的硬度较高，退火消除了不平衡组织和热加工产生的应力，得到组织为细粒状索氏体加碳化物，且退火后得到的索氏体的碳化物分布均匀，相对的退火硬度也降低了[4]。最终热处理技术要求对工件进行最终热处理，使得工件在处理后得到好的耐磨性和热硬性，使用硬度HRC=65~70，以获得满足使用要求的性能。工艺流程清洗→烘干→预热(第一次550℃，第二次850℃)→加热到1175℃→冷却(油淬)→清洗→烘干→检查→高温回火(550℃四次回火)→清洗→表面处理→检查时间/时间/h回火5501h淬火预热油冷11758505501h1h1h550550550T/℃热处理工艺分析淬火高合金的W2Mo9Cr4VCo8高速钢导热性差，极易出现脱碳现象，脱碳会使表层碳的含量降低，因此在工件淬火后会出现表层硬度不足的现象。所以，为了防止脱碳现象的出现，我们可以进行预热，这样可以缩短高温加热的时间。高速钢一般采用盐浴炉进行加热，所以我们可以采用两次预热，但是盐浴炉的升温速度较快，我们最好分两次进行预热的效果能达到较优的效果，我们设计第一次预热的温度为550℃，第二次预热的温度为850℃[21]。[13]此次我们设计的为切削热量较大的高速钢车刀，选择较高的淬火温度，有利于发挥钢的热硬性，从而提高切削寿命。淬火过程中，退火后的组织索氏体加碳化物先加热转变为奥氏体，然后淬火冷却过程中过冷奥氏体转变为马氏体及残余奥氏体加碳化物。回火淬火后对材料进行回火，这样可以大幅地提高材料的综合机械性能，提高工件的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等。材料在回火温度为550℃的高温回火过程中，一方面析出高弥散度的W和V的碳化物，出现明显的弥散硬度；另一方面，在回火后的冷却过程中，残留奥氏体转变为马氏体，即二次淬火。综合上面两个方面，回火出现的二次硬化使钢的硬度大大提高。W2Mo9Cr4VCo8高速钢车刀对热硬性的要求较高，在淬火后，材料里还有大量的残余奧氏体存在，其硬度较低(40~50HRC)，后经550℃回火4次，由于回火时残余奥氏体分解及碳化物弥散硬化，硬度可升高到65~70HRC。进行多次回火，是为了逐步减少残留奥氏体量。回火后的组织为回火马氏体、细颗粒剩余碳化物及少量残余奥氏体。[14]热处理加热时间淬火加热时间的确定原则[15]：淬火加热时间应该包括工件整个截面加热到预定淬火温度，并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间，因此，淬火加热时间包括升温和保温两段时间。在实际生产中，只有大型工件或装炉量很多情况下，才把升温时间和保温时间分别进行考虑。一般情况下，把升温和保温两段时间统称为淬火加热时间。当把升温时间和保温时间分别考虑时，由于淬火温度高于相变温度，所以升温时间包括相变重结晶时间。保温时间实际上只要考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需时间即可。在具体生产条件下，淬火加热时间常用经验公式计算，常用的经验公式为：t=αKD t—保温时间（min） α—保温系数（min/mm） K—装炉条件修正系数 D—工件的有效厚度（mm）本设计就将升温和保温两段时间统称为淬火加热时间，进行热处理工艺的设计。由钢种决定的加热保温系数α(min/mm)的确定：表3.3常用钢的淬火加热保温系数选用表[12]工件材料工件直径/mm＜600℃箱式炉中加热750-850℃盐浴炉中加热或预热800-900℃箱式炉或井式炉中加热1000-3000℃高温盐浴炉中加热碳钢≤500.3-0.41.0-1.2＞500.4-0.51.2-1.5合金钢≤500.45-0.501.2-1.51.5-1.8＞500.50-0.55高合金钢0.30-0.400.30-0.350.17-0.2高速钢0.30-0.350.16-0.180.65-0.850.16-0.18由此可得所需数据为：表3.4最终热处理数据项目一级预热二级预热淬火温度/℃5508501175加热系数0.40.350.18装炉修正系数K的确定：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13工件在炉内不同排布方式的加热时间修正值根据图3.3设计W2Mo8Cr4V2Co8(M42)高速工具钢车刀热处理时装炉修正系数K取2.0，按照其对应的排布方式进行排布。工件的有效厚度的确定[16]：且工件有效厚度的计算原则是：薄板工件的厚度即为其有效厚度；长的圆棒料直径为其有效厚度；正方体工件的边长为其有效厚度；长方体工件的高和宽小者为其有效厚度；带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L为工件的长度)处的直径；带有通孔的工件，其壁厚为有效厚度。由此可得工件的有效厚度为:D=6mm由此算得在淬火预热中的加热时间：第一次预热的加热时间：T1=0.4×2.0×6=4.8min=288s第二次预热的加热时间：T2=0.35×2.0×6=4.2min=252s淬火加热时间：T3= 0.18×2.0×6=2.16min=129.6s≈130s所以计算得，淬火加热阶段（两次预热＋淬火）的总时间为：T=228+252+130=610s

热处理车间主要设备选择预备热处理设备首先考虑到所设计的预备热处理工艺为退火，退火我们一般选择箱式炉，又有本设计退火温度为870℃，所以在箱式炉中我们可以选用中温箱式炉，最后选用型号为RX3-75-9型的中温箱式电阻炉，其产品规格及技术参数见下表[17]表3.1中温箱式电阻炉的型号及技术规格[17]名称单位型号及技术规格RX-75-9额定功率kW75额定电压V380额定温度℃950加热区数2相数3电热元件接线方法Y炉膛尺寸长mm1500宽mm750高mm450空炉损耗功率（850℃）kW≤12空炉升温时间（20-850℃）h≤3.5最大一次装炉量kg500质量kg≈4500最大装载量kg1200RX3系列950℃箱式电阻炉炉壳系角钢及钢板焊接而成，炉壳内是一个由各种耐火材料混合砌成的炉膛，外壳与炉膛之间的空隙部分填满了保温用的蛭石粉，加热元件是由高电阻合金丝绕成的螺旋圈，此螺旋圈安置在炉膛二侧炉壁及炉底的搁砖上，被加热工件放在炉膛内的炉底板.上，炉门的升降是通过手摇链轮来进行的，炉门的左侧的平衡重锤是平衡炉门重量用的，如启闭炉门时发现过重或过轻，可用加减碎铁调整平衡重量来解决，打开炉门时要切断电源以保证操作人员的安全，在炉顶上装有一支热电偶，控制炉膛的工作温度[17]。RX3-75-9型中温箱式炉，炉膛尺寸为1500*750*450(单位:mm)，最大装料量1200kg，这种炉子的空炉升温（20~850）时间一般小于或等于3.5小时，本设计升温到870℃取升温时间为3.5h。炉冷速度一般为10~20℃/h，此处取15℃/h。等温退火各阶段的时间：t（升温）=3.5h；t（保温）=4+2=6h；t（空冷）=（750-550）/15=13.3h；t（上下料时间）=0.5h；T（退火总时间）=3.5+4+2+13.3+0.5=23.3h装料时，工件与电热元件或工件与炉膛之间应保持一定的距离，查《热处理炉》，RX-75-9型中温箱式炉的炉膛尺寸为1500*750*450，已知车刀尺寸为160*12*6。由长：1500/160≈9宽：750/12≈62高：450/6=75考虑到车刀的排布方式和夹具所占空间以及需要预留一定的与膛壁的距离，最后按照3*30*30的排布方式，一炉装2700件工件。之前计算得单个矩形车刀条的重量为95g，则可算得一炉的加工装载量m=256.5kg＜1200kg，在最大装载量范围内，所以此种装载方式可行。由此，算得该设备在预备热处理的生产率P≈116件/h。最终热处理设备淬火工艺设备根据具体的淬火工艺，我们选择550℃的一级预热设备为RDM-30-6低温式埋入式电极盐浴炉；850℃的二级预热设备为RDM-30-8中温式埋入式电极盐浴炉；1175℃的淬火加热时的设备为RDM-45-13高温式埋入式电极盐浴炉。具体的设备相关数据如下：表3.2盐浴炉的型号及技术规格[18]项目RDM-30-6RDM-30-8RDM-45-13额定功率/KW303045电源电极/V380380380电极工作电压/V14.5~30.714.5~30.714.5~30.6变压器容量、kV·A/V25.125.125.1相数333额定温度/℃6508501300空炉损耗功率/KW＜8＜13＜26炉膛尺寸/mm长350300300宽300250250高700700700炉体重量/Kg152012301360图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11埋入式电极盐浴炉示意图a）顶埋式b）侧埋式图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12埋入式电极盐浴炉的炉膛、电极形状及其布置方式a）直条式b）马蹄式c）角式d）块式e）角形块式f）三相六级埋入式电极盐浴炉的电极从浴槽侧壁插入，埋在浴槽砌体中。考虑到工件与盐浴炉表面需保持一定的间距，才能够保证工件加热的有效性，所以炉内面积有部分不能用作工件面积，另外还要考虑淬火阶段三个炉子所安夹具的一致性以及保证炉膛的使用率，综合考虑后设计这三个浴盐炉的工作尺寸均为200*200*600(长*宽*深/mm)。该矩形车刀条的尺寸为160*12*6，对应盐浴炉的工作空间的尺寸，设计其装料方式为10*16*2。综上，一次装载个数为n=320个，一次装载的重量为m=30.40kg，均在三个型号盐浴炉的装在范围内，故这种装载方式是可行的。由于退火阶段与淬火阶段的设备炉膛差距较大，在退火阶段一炉可以处理2700个车刀零件，为了方便车间操作的连续性，我们在淬火阶段以一次性处理8炉零件的时间进行后期的一系列计算。前面有计算得使用RDM-30-6低温盐浴炉进行第一次预热的加热时间为288s，使用RDM-30-8中温盐浴炉进行第二次预热的加热时间为252s，使用RDM-45-13高温盐浴炉进行淬火加热的时间为130s，再加上一定的上下料的时间，处理一炉零件所需要的时间大约为30分钟，那么处理8炉我们需要4个小时。由于RDM-30-6和RDM-30-8这两个设备的功率规格相同，所以我们可以将第一次预热和第二次预热一起进行计算。其中三个炉子的空炉升温时间都为三个小时，在热处理生产时，我们将三个炉子同时开启升温，将三个炉子的起始加热温度分别设定为550℃、850℃和1175℃。考虑到炉子的升温、上下料、清洗过程中消耗的时间以及油冷的时间加上油冷后取出空冷所需的时间，预热和淬火阶段所需的总时间约为8小时。综上，整个淬火阶段的设备生产率约为338件/h。淬火冷却设备淬火冷却是最终热处理的主要工序之一，淬火冷却过程中发生过冷奥氏体转变，最终得到马氏体及残余奥氏体加碳化物。对于M42这种淬透性良好的钢高合金钢，我们设计以油淬作为他的淬火冷却方法。将加热后的工件在油中冷却至300~400℃后，取出空冷。本设计的矩形车刀条形状简单，所以虽然油淬因为冷速快对他的淬火应力的影响不会特别大，但是油燃烧时产生烟雾，容易污染工作环境，所以车间内需要设计合理的通风系统。油冷的设备选择为淬火油槽，淬火槽主要由槽体、搅动装置、控温装置组成，淬火槽的尺寸为2*1.5*2.0（长*宽*高/m），此淬火槽的最大淬火工件的重量为1000kg。淬火槽采用螺旋桨进行搅动，以更换冷却介质的方式控制淬火槽的温度。回火热处理设备根据所设计的热处理工艺，每次回火1h，且每次回火冷却都要冷至室温，共进行4次，考虑到我们需要最大化地提高生产效率，我们需要保持整体工艺的产能一致性，所以我们可以使用RX3-75-9中温箱式电阻炉作为回火炉，这样退火阶段与回火阶段的一炉所生产零件数量可以保持一致。综上，回火炉与退火阶段的设备相同，那么我们可以将零件的排布直接按照退火阶段的方式，所以一炉可以处理2700个零件，整个回火过程可以使用一台热处理炉完成第一、第二、第三次和第四次回火处理。每次冷却至室温需要40分钟左右，再考虑到炉子的升温时间，整个回火阶段的大概需要进行8个小时，由此可以算得回火阶段的设备生产率约为338件/h。热处理主要设备数量计算本设计的任务是设计年产量为40吨，即数量约为420000件的M42高速钢车刀的热处理车间，要求可满足高速钢工具的退火、淬火、回火等热处理工艺生产的要求。考虑到退火与淬火阶段的热处理所需时长的区别，车间采用两种班制，退火阶段采用3班制，淬火及回火阶段采用1班制。设备的年时基数设备年时基数为设备在全年内的总工时数，等于在全年日内应工作的的时数减去各种时间损失，即[19]:F式中：F设—设备年时基数，h/aD设N—设备每昼夜工作班数;n—每班工作时数，一般为8小时，对于有害健康的工作，有时为6.5小时;h—时间损失率，%，时间损失包括设备检修及事故损失，工人非全日缺勤而无法及时调度的影响，以及每班下班前设备和场地清洁工作所需的停工损失；e—工艺参数或机构调整时的时间损失，%，专用设备为0，多用设备为1%~2%，当机构调整频繁时，取上限，反之，取下限。表3.5热处理车间设备年时基数序号项目生产性质工作班制全年工作日每班工作时数全年时间损失/%一班二班三班一班二班三班1一般设备阶段工作制1、2、3251886.54682重要设备阶段工作制1、2、3251886.5812163小型及简单热处理炉阶段工作制1、2、3251886.54574大型及复杂热处理炉阶段工作制2、3251888-710阶段工作制3888--14根据上述数据可计算得本设计的设备年时基数为：退火阶段：F设=251×3×8×（1-7%）×（1-1%）≈5546h淬火及回火阶段：F设=251×1×8×（1-4%）×（1-1%）≈1908h工人年时基数：F式中[19]： F人—工人年时基数，h/a D人—工人全年工作日，等于全年日数（365天）-全年假日（10天）-全年星期双休日（104天）=251 b—时间损失率，一般取4%，时间损失包括病假、事假、探亲假、产假及哺乳、设备清扫、工间休息等工时损失，探亲假按工人总数的10%计，产假按女工总数的12%为生育女工计。由上述数据得工人年时基数为：251×8×（1-4%）≈1930h/a以上述数据为参考，最终设计此热处理车间中设备为小型简易热处理炉，采用阶段工作制：退火阶段工作班制为三班制，每班工作8小时，全年工作日为251天，全年时间损失为7%；淬火及回火阶段工作班制为两班制，每班工作8小时，全年工作日251天，全年时间损失率为4%。工艺参数或机构调整时的时间损失取1%，算得退火设备年时基数为5546，淬火及回火设备年时基数为1908，工人年时基数为1930。设备数量的计算设备年负荷基数设备年负荷基数G为：G=Q/p式中：Q—设备年需完成的生产量(件/年)P—设备生产率(件/h)上面我们算得，退火设备的生产率为116件/h，淬火阶段的生产率为450件/h，回火阶段的生产率为338件/h。根据以上数据，我们按照公式依次算得： 退火设备RX3-75-9中温箱式电阻炉：G=420000/116≈3621；淬火设备RDM-30-6三相埋入式电极盐浴炉、RDM-30-8三相埋入式电极盐浴炉和RDM-45-13三相埋入式电极盐浴炉都为:G=420000/338≈1243；回火设备RX3-75-9中温箱式电阻炉：G=420000/338≈1243设备数量计算C=G/F式中：F—设备年时基数(h)退火设备RX3-75-9中温箱式电阻炉：C=3621/5546≈1台淬火设备RDM-30-6三相埋入式电极盐浴炉、RDM-30-8三相埋入式电极盐浴炉和RDM-45-13三相埋入式电极盐浴都为:C=1243/1908≈1台回火设备RX3-75-9中温箱式电阻炉：C=1243/1908≈1台根据年生产任务及设备生产率计算可以确定，此热处理车间所需主要热处理加工设备为:RX3-75-9中温箱式电阻炉2台、RDM-30-6三相埋入式电极盐浴炉1台、RDM-30-8三相埋入式电极盐浴炉1台、RDM-45-13三相埋入式电极盐浴炉1台、淬火油槽。将工艺参数制表如下:表3.6热处理工艺参数表工艺温度/℃时间/sαKD加热＋保温等温退火加热/℃85023.3h保温2h加热/℃750保温4h550一级预热5500.42.07288二级预热8500.352.07252淬火加热11750.182.07130四次回火550每次1h辅助设备[19]清洗设备在热处理的过程中，零件的清洗也是一件很重要的事情，零件在油淬后除油，可以防止回火时由于零件表面油污而产生的大量烟雾，从而可以在保持零件表面洁净的同时还能环境。清理设备具有清除工件表面氧化皮、油、盐及其他污染物的功能，对于本设计来说，由于我们为小件大批量生产，所以在工件清洗环节我们可以采用传输带式清洗机。检查设备检验设备是用来检验零件的性能、组织、表层及内部质量的设备。根据本设计的具体情况，设计零件淬火后的硬度的检查采用洛氏硬度计;用磁粉探伤仪来检查零件表面裂纹；用超声波探伤仪来检查零件的内部质量是否达到目标要求；用电子显微镜检查零件的内部及表层组织。起重运输设备起重设备根据设备安装、修理、工艺所需起吊运输最大零件重量以及工艺平面布置决定，起重设备适用范围及选择原则见下表。表3.7起重运输设备的适用范围及选择原则设备名称常用规格主要适用范围选用意见电动葫芦0.25-1t井式炉组，小型热处理车间表面淬火组、酸洗、发蓝生产线的起重运输、工序衔接根据工作量，每条生产线可选用一台平板车车间或跨间大型零件运输及过跨电瓶车、叉车、手推车各车间之间零件运输，车间内运输，小件车间之间运输本车间设计工艺相对简单，所以在选择起重运输装备方面，可以选择较为简单的，最后选择使用电动葫芦、平板车、手推车、叉车作为主要的起重运输装备。其他辅助设备其他辅助设备，包括焊接设备，对焊机；存放工具夹的装置，工具架、吊具架、冷却盘；切取式样设备，锯床、切割机、磨光式样设备等。

车间布局车间在厂区内的位置[19]对热处理车间在总体布置中要求[16]，因为本车间在油淬时可能会散发大量油烟、粉尘等，所以应位于其他厂房下风向，并需要设计卫生防护带。热处理车间为综合性处理车间，为全厂服务，在工厂总体位置中应选择适中的位置或靠近与其联系多的车间。车间面积及面积指标车间总面积包括工艺设计中用于基本生产设备和辅助设备所占用的面积。热处理工艺设备、各设备间距、员工操作空间、零件临时存放空间这些面积，再加上需要摆放各种清洗、取样、运输设备所要占据的面积，总体来说所需面积一般来说占车间总面积50%~70%。辅助面积比如配电室、检验间、机修间、仪表间、通风机室、车间主要通道、仓库等所占用的面积，这类面积大概占总面积30%~50%。布局原则大型设备一般设计为靠墙放置，这样也能一定程度上利用车间的采光和通风。热处理车间可以将预备热处理设备与最终热处理设备分区放置，尽量按照热处理工艺的顺序进行设备的摆放，以有效减少往返运输。设备摆放尽量整齐，这样可以保证车间的整洁程度，还能一定程度地提高车间空间利用率，且车间内应留有下料区及可以储存零件的仓库，可以将下料区及仓库设计在车间角落，这样有利于下料及运输。另外，还需要预留出运输设备的运输通道以及人员走动的必需通道。车间设备布局间距车间内通道的宽度本车间的主要运输工具为手推车以及平板车和叉车，所以通道宽度可以设计为2.5m，同时考虑到本车间的设备，设计各电阻炉及各盐浴炉的辅助通道为1.5m，再按照防火的要求，设计防火通道为3.5m宽。设备的间距设备之间的距离随车间类型，设备类型、大小及结构的不同而异。设计两台RX-75-9型号中温箱式电阻炉之间相距1.5m，三台盐浴炉之间相距1m。设备与墙壁之间的距离为了保证墙壁、柱基不受设备影响以及方便操作、安装和检修设备，设备应与墙壁保持一定的距离。箱式炉的后端与墙壁的距离取1.2m；，盐浴炉从变压器的末端算起，控制仪表柜与墙壁距离取0.5m，考虑到工人操作的工作区以及车间内的通道宽度，所以盐浴炉与墙壁距离最终取4.0m。加热炉与淬火槽的相对位置加热炉与淬火槽之间的距离，视炉型大小，工件类型、大小及取放工具的尺寸而定。淬火槽布置于炉子正面，间距取1.5m。本文热处理车间的布局图4.1所示为本车间的箱式炉与盐浴炉的布局布置图。综合考虑以上的设备间的间距需求、车间内的通道宽度、设备与墙壁间距以及设备间的相对位置等，最后设计该热处理车间的长×宽为25×20（m）。另外，除图中所示的主要热处理装置外，另外还有一些辅助装备，分别为对焊机、工具架、传输带式清洗机、磁粉探伤仪、超声波探伤仪、电子显微镜、切割机、磨光式样设备、吊具架、冷却盘、电动葫芦、平板车、叉车、手推车等。图4.1热处理车间的主要热处理设备布局图1—RDM-30-6三相埋入式电极盐浴炉；2—RDM-30-8三相埋入式电极盐浴炉；3—RDM-45-13三相埋入式电极盐浴炉；4—RX3-75-9中温箱式电阻炉；5—下料区；6—临时仓库；7—临时置物架

热处理车间的用电与用水量的计算热处理车间需消耗一定的电力和水量，本设计将耗电量以及用水量计算出来有利于估算车间预算。电力计算热处理车间电力消耗包括动力用电、工艺用电和照明用电，本设计主要计算工艺用电与照明用电。工艺用电[20]工艺用电是在热处理过程中热处理工艺设备所消耗的电量，这里我们进行的是一个比较粗略的计算。工件耗电量指标，按下式进行计算:Q式中[20]：Q年P—炉子的功率，KW;ϕ—炉子的年时基数；K—炉子的负荷率，这里取0.8；k1—炉子的功率利用系数，这里取0.5。表5.1热处理车间主要设备明细表序号设备名称额定温度/℃规格型号用途数量功率/kw每台1中温箱式电阻炉950RX-75-9退火1752三相埋入式电极盐浴炉650RDM-30-6一级预热130850RDM-30-8二级预热1301300RDM-45-13淬火加热145中温箱式电阻炉950RX-75-9回火175由此可以算得：退火阶段： Q=75×5546×0.8×0.9≈332760kW·h/a淬火阶段：Q=（30+30+45）×1908×0.8×0.9≈160272kW·h/a回火阶段：Q=75×1908×0.8×0.9≈103032kW·h/a综上，算得设备全年平均耗电量为596064kW·h照明用电照明用电是指车间的生产照明以及车间需要长期保持的安全照明所用的电量，可依下式计算:Q式中：Q照S—照明面积，m2;g—单位面积照明功率，W/m²，一般生产区取11W/m²;生活区取10W/m²;T—每年照明时间，与工作制度及所在地区有关。对室内照明，三班制取4700h，二班制取2500h。在这里，我们用三班制的平均每年照明时间来计算本设计的照明用电，由此计算得：Q=500×11×4700×0.8=20680kW综上，车间全年预计消耗616744kW的电力。生产用水[20]热处