經(jīng)驗(yàn)公式確定鋼的熱處理溫度

鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式------------根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定熱處理的保溫溫度------------1鋼的熱處理1.1正火加熱時(shí)間加熱時(shí)間t=KD（1）式中t為加熱時(shí)間(s);D使工件有效厚度（mm）；K是加熱時(shí)間系數(shù)（s/mm）。K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。表1K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加熱設(shè)備加熱溫度(碳素鋼）K/(s/mm)(合金鋼)K/(s/mm)箱式爐800～95050～6060～70鹽浴爐800～95015～2520～301.2正火加熱溫度根據(jù)鋼的相變臨界點(diǎn)選擇正火加熱溫度低碳鋼：T=Ac3+（100～150℃）（2）中碳鋼：T=Ac3+（50～100℃）（3）高碳鋼：T=ACm+（30～50℃）（4）亞共析鋼：T=Ac3+（30～80℃）（5）共析鋼及過共析鋼：T=ACm+（30～50℃）（6）1.3淬火加熱時(shí)間為了估算方便起見，計(jì)算淬火加熱時(shí)間多采用下列經(jīng)驗(yàn)公式：t=a·K·D︱(不經(jīng)預(yù)熱)（7）t=(a+b)·K·D︱(經(jīng)一次預(yù)熱)（8）t=(a+b+c)·K·D︱(經(jīng)二次預(yù)熱)（9）式中t—加熱時(shí)間（min）；到達(dá)淬火溫度的加熱系數(shù)（min/mm）；到達(dá)預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)（min/mm）；到達(dá)二次預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)（min/mm）；K—裝爐修正系數(shù)；D︱--工件的有效厚度（mm）。在一般的加熱條件下，采用箱式爐進(jìn)行加熱時(shí)，碳素鋼及合金鋼a多采用1～1.5min/mm；b為1.5～2min/mm（高速鋼及合金鋼一次預(yù)熱a=0.5～0.3；b=2.5～3.6；二次預(yù)熱a=0.5～0.3；b=1.5～2.5；c=0.8～1.1），若在箱式爐中進(jìn)行快速加熱時(shí)，當(dāng)爐溫較淬火加熱溫度高出100～150℃時(shí)，系數(shù)a約為1.5～20秒/毫米，系數(shù)b不用另加。若用鹽浴加熱，則所需時(shí)間，應(yīng)較箱式爐中加熱時(shí)間少五分之一（經(jīng)預(yù)熱）至三分之一（不經(jīng)預(yù)熱）左右。工件裝爐修正系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值如表2：表2工件裝爐修正系數(shù)K工件裝爐方式修正系數(shù)t030111.11.0t030111.32.0t030111.51.3t030111.71.01.4淬火加熱溫度按常規(guī)工藝,亞共析鋼的淬火加熱溫度為Ac3＋（30～50℃）；（10）共析和過共析鋼為Ac1＋（30～50℃）；（11）合金鋼的淬火加熱溫度常選用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）（12）1.5回火加熱時(shí)間對(duì)于中溫或高溫回火的工件，回火時(shí)間是指均勻透燒所用的時(shí)間，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：t=aD+b（13）式中t—回火保溫時(shí)間（min）；D—工件有效尺寸；（mm）；a—加熱系數(shù)（min/mm）；b—附加時(shí)間，一般為10～20分鐘。鹽浴的加熱系數(shù)為0.5～0.8min/mm；鉛浴的加熱系數(shù)為0.3～0.5min/mm；井式回火電爐（RJJ系列回火電爐）加熱系數(shù)為1.0～1.5min/mm；箱式電爐加熱系數(shù)為2～2.5mim/mm。1.6回火加熱溫度鋼的回火定量關(guān)系式很早就有人研究，其經(jīng)驗(yàn)公式為：鋼的回火溫度的估算,T=200+k(60-x)（14）式中:x—回火后硬度值,HRC；k—待定系數(shù),對(duì)于45鋼,x>30,k=11；x≤30,k=12。4.4鋼在油中淬火時(shí)心部得到50%馬氏體+50%貝氏體的臨界冷卻速度ν50MB(℃/h)logν50MB=8.50-4.13C+0.86Mn+0.57Ni+0.41Cr+0.94Mo+0.0012PA(34式(31)～(34)適用條件:C≤0.50%,Mn≤1.75%,Ni≤3.0%,Cr≤2.25%,Mo≤1.0%,Mn+Ni+Cr+Mo≤5.0%。5鋼的淬火冷卻時(shí)間的計(jì)算5.1鋼預(yù)冷淬火時(shí)空氣預(yù)冷時(shí)間ty(s)ty=12+(3～4)D(35)式中:D—淬火工件危險(xiǎn)截面厚度,mm。5.2鋼Ms點(diǎn)上分級(jí)冷卻時(shí)間tf(s)tf=30+5D（36）6鋼的淬火硬度的計(jì)算6.1鋼終端淬火試驗(yàn)時(shí),距試樣頂端4～40mm范圍內(nèi)各點(diǎn)硬度H4～40(HRC)H4～40=88C1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni1/2+16Mn1/2+35Mo+5Si1/2-0.82G-20E1/2+2.11E-2式中:E—到頂端距離,mm;G—奧氏體晶粒度。6.2鋼的最高淬火硬度,即淬火鋼獲得90%馬氏體時(shí)的硬度Hh(HRC)Hh=30+50C(38)6.3鋼的臨界淬火硬度,即淬火鋼獲得50%馬氏體時(shí)的硬度Hl(HRC)Hl=24+40C(39)6.4鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的硬度HVMHVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logνM(40)6.5鋼淬火組織為貝氏體時(shí)的硬度HVBHVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logνB(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo)(41)6.6鋼淬火組織為珠光體-鐵素體的硬度HVPFHVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logνPF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V)(42)式(40)～(42)適用條件同式(31)～(33)。7鋼回火后硬度的計(jì)算7.1鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的回火硬度HVMHVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni++(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V)(43)式中:PB—回火參數(shù)(回火溫度×回火時(shí)間,此處加熱時(shí)間為1h)。7.2鋼淬火組織為貝氏體時(shí)的回火硬度HVBHVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V)(44)式(42),(43)適用條件:C≤0.83%,Mn≤2.0%,Si≤1.0%,Cr≤2.0%,Mo≤1.0%,Ni≤3.0%,V≤0.5%,Mn+Ni+Cr+Mo≤5.0%。7.3鋼回火后硬度回歸方程HRC=75.5-0.094T+0.66CM式中:T—回火溫度,℃;CM—鋼的含碳量或碳當(dāng)量,%;CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+（Ni+Cu）/15(46)7.445鋼回火后硬度回歸方程HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.0036(47)20≤T≤400HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014(48)400≤T≤600式中:t—回火時(shí)間,min。8鋼的回火溫度的估算(適用于碳素鋼)T=200+k(60-x)(49)式中:x—回火后硬度值,HRC;k—待定系數(shù),對(duì)于45鋼,x>30,k=11;x≤30,k=12。9鋼的力學(xué)性能的換算9.1切削性能M=0.087HBt0.8D1.8（50）T=0.195HBt0.8D1.8+0.0022HBD2（51）M是扭矩，T是軸向推力，t是進(jìn)給量，D為鉆頭直徑，HB是布氏硬度。9.2抗拉強(qiáng)度b(9.8×MPa)與布氏硬度HB(1.1)普通碳鋼及合金鋼σb≈1/3HB≈3.2HRC=2.1HS（52）(1.2)鑄鐵σb=(.030～0.40)HB(53)(1.3)灰口鑄鐵σb=1/6(HB-40)(54)9.3屈服極限σs（MPa）與抗拉強(qiáng)度σb（MPa）(1.1)退火狀態(tài)結(jié)構(gòu)鋼σs=（0.55～0.65）σb(55)(1.2)調(diào)質(zhì)狀態(tài)結(jié)構(gòu)鋼σs=（0.75～0.0.85）σb(56)9.4對(duì)稱彎曲疲勞極限σ-1（MPa）與抗拉強(qiáng)度σb（MPa）(1.1)碳鋼（奧金格公式）σ-1=(0.49±0.13)σb，σb<1200MPa(57)(1.2)合金鋼（茹科夫公式）σ-1=0.35σb+12.2，σb>1200MPa(58)(1.3)鑄鐵（莫爾公式）σ-1=0.35σb+2.0(59)9.5對(duì)稱拉壓疲勞極限σ-1p（MPa）與對(duì)稱彎曲疲勞極限σ-1（MPa）(1.1)普通鋼σ-1p=0.85σ-1(60)(1.2)鑄鐵σ-1p=0.65σ-1(61)9.6剪切強(qiáng)度Γb（MPa）與抗拉強(qiáng)度σb（MPa）(1.1)退火鋼及碳鋼Γb=（0.50～0.60）σb，σb<700MPa(62)(1.2)中高強(qiáng)度鋼Γb=（0.60～0.65）σb，σb=800～1200MPa(63)(1.3)生鐵Γb=（0.80～0.10）σb(64)9.7對(duì)稱扭轉(zhuǎn)疲勞極限Γ-1（MPa）與對(duì)稱彎曲疲勞極限σ-1(1.1)普通鋼Γ-1=0.55σ-1(65)(1.2)鑄鐵Γ-1=0.80σ-1(66)9.8解除疲勞極限σRH(MPa)與布氏硬度（HB）(應(yīng)力循環(huán)基數(shù)為107)(1.1)σRH=280(HB-25),HB>400(67)(1.2)σRH=290(HB-30),HB<400(68)9.9鋼的硬度換算(1.1)HRC≈HS-15(69)(1.2)HV≈HB,HB<450(70)(1.3)HS≈1/10HB+12(71)(1.4)HB≈10HC,HB=200～600(72)10由鋼的化學(xué)成分估算力學(xué)性能10.1求屈服比（屈服極限σs/抗拉強(qiáng)度σb）(1)油夜淬火調(diào)質(zhì)σs/σb(﹪)σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V(73)式中，金屬元素重量百分?jǐn)?shù)（﹪）適用范圍：Si≤1.8﹪，Mn≤1.1﹪，Cr≤1.8﹪，Mo≤0.5﹪，Ni≤5﹪，V≤0.25﹪。材料適用直徑在Ф150～200mmm。(2)空氣淬火調(diào)質(zhì)鋼σs/σb(﹪)σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V(74)10.2求抗拉強(qiáng)度σb（9.8×MPa）(1)調(diào)質(zhì)鋼σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V適用C≤0.9﹪，Si≤1.8﹪，Mn≤1.1﹪，Cr≤1.8﹪，Ni≤5﹪，V≤2﹪。(2)普通正火及退火鋼σb=20+100CM(3)熱軋鋼σb=27+56CM(4)鍛鋼σb=27+50CM(5)鑄鐵σb=27+48CM式中，CM---鋼的碳當(dāng)量。CM=[1+0.5(C-0.20)]C+0.15Si+[0.125+0.25(C+0.20)Mn]+[1.25-0.5(C-0.20)]P+0.20Cr+0.10Ni(80)(6)壓延狀態(tài)及正火高張力鋼σb=3.5±(61CM+24.3)CM=C+1/5Mn+1/7Si+1/7Cu+1/2Mo+1/9Cr+1/2V+1/20Ni(82)11由鋼的顯微組織估算力學(xué)性能11.1空冷a-Fe的力學(xué)性能(1)抗拉強(qiáng)度σb=300MPa(83)(2)延伸率δ=40﹪(84)(3)布氏硬度HB=90(85)11.2亞共析鋼（退火狀態(tài)）的力學(xué)性能(1)抗拉強(qiáng)度(MPa)σb=300(a-Fe﹪)+1000(P﹪)=300(1-C/0.83)+1000(C/0.83)(86)式中，a-Fe﹪，P﹪---分別表示亞共析鋼中的a-Fe，P組織體積百分?jǐn)?shù)。(2)延伸率(﹪)δ=40(1-C/0.83)+15(C/0.83)(87)(3)布氏硬度HB=90(1-C/0.83)+280(C/0.83)(88)11.3空冷珠光體(0.83﹪C)的力學(xué)性能(1)抗拉強(qiáng)度σb=1000MPa(89)(2)延伸率δ=15﹪(90)(3)布氏硬度HB=280