钢的淬火回火工艺参数的确定
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钢的热处理工艺设计经验公式大全热处理是钢材加工过程中非常重要的一环,通过改变钢材的晶体结构和组织状态,可以提高钢材的力学性能和耐腐蚀性能。
热处理工艺设计是确定热处理参数和过程的过程。
在热处理工艺设计中,经验公式是实践经验的总结,可以作为指导设计的依据。
以下是一些常用的钢的热处理工艺设计经验公式:1.碳钢淬火温度(Tc)经验公式:Tc=727+0.33*C其中,Tc为淬火温度(单位:摄氏度),C为碳含量(单位:百分比)。
这个公式是根据碳钢的相图和强度要求推导出来的。
2.碳钢回火温度(Th)经验公式:Th=500+5*HRC-10其中,Th为回火温度(单位:摄氏度),HRC为硬度值(单位:洛氏硬度)。
这个公式是一种经验化的关系,用于估算碳钢的回火温度。
3.碳钢退火温度(Ta)经验公式:Ta=800+20*M-10*F其中,Ta为退火温度(单位:摄氏度),M为马氏体体积分数(百分比),F为珠光体体积分数(百分比)。
这个公式是根据马氏体转变的温度范围和组织形态确定的。
4.合金钢的时效温度(Ts)经验公式:Ts=Ac3+100-60*Ln(t)其中,Ts为时效温度(单位:摄氏度),Ac3为奥氏体转变温度(单位:摄氏度),t为时效时间(单位:小时)。
这个公式是用于选择合金钢的时效温度和时间。
5.不锈钢的固溶温度(Ts)经验公式:Ts=0.6*Ac1+0.4*Ac3其中,Ts为固溶温度(单位:摄氏度),Ac1为铁素体转变温度(单位:摄氏度),Ac3为奥氏体转变温度(单位:摄氏度)。
这个公式是选择不锈钢的固溶温度的经验方法。
6.复合材料的固化温度(Tc)经验公式:Tc=0.6*Tg+0.4*Tm其中,Tc为固化温度(单位:摄氏度),Tg为玻璃化转变温度(单位:摄氏度),Tm为熔融转变温度(单位:摄氏度)。
这个公式适用于选择复合材料的固化温度。
34CrNiMo6钢是一种热处理工艺参数的重要材料,它具有高强度、高韧性和良好的热处理性能,被广泛应用于机械制造领域。
对于34CrNiMo6钢的热处理工艺参数,需要严格控制各项参数,以保证最终产品的性能和质量。
下面将介绍34CrNiMo6钢的热处理工艺参数。
一、热处理工艺参数的确定1. 确定热处理工艺参数前,首先需要对34CrNiMo6钢的化学成分和金相组织进行分析。
通过化学成分分析,可以确定合适的热处理工艺参数范围;通过金相组织分析,可以了解该钢材的组织特点,从而为热处理工艺参数的确定提供依据。
2. 在确定热处理工艺参数时,还需要考虑到最终产品的使用要求和性能指标,以及热处理设备的技术条件和能力。
只有充分考虑这些因素,才能确定合适的热处理工艺参数。
二、34CrNiMo6钢的热处理工艺参数1. 固溶处理参数固溶处理是将34CrNiMo6钢加热到足够高的温度,使其完全溶解后进行冷却。
固溶处理温度一般为950-1050℃,保温时间根据钢材的尺寸和形状而定,通常为1-2小时。
在固溶处理过程中,要控制好加热速度和保温时间,以确保钢材的均匀加热和完全溶解。
2. 淬火参数淬火是将固溶处理后的34CrNiMo6钢急冷至室温,以使其组织变换为马氏体或贝氏体组织。
淬火工艺参数包括淬火温度、冷却介质和冷却速度。
一般来说,34CrNiMo6钢的淬火温度为820-860℃,冷却介质可以选择矿物油、水或盐浴,冷却速度要根据具体要求进行调整,以获得所需的组织和性能。
3. 回火参数回火是为了降低34CrNiMo6钢的硬度和脆性,使其具有良好的韧性和强度。
回火温度一般在200-650℃之间,具体温度取决于产品的使用要求;回火时间根据产品的尺寸和要求而定,通常为1-2小时。
在回火过程中,要控制好温度和时间,以及冷却方式,以获得所需的力学性能和组织结构。
三、热处理工艺参数的控制和检测1. 热处理工艺参数的控制在34CrNiMo6钢的热处理过程中,需要严格控制各项工艺参数,包括加热方式、温度控制、保温时间、冷却速度、回火温度和时间等。
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其它加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770~前222年,中国人在生产实践中就已发现,铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展,人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。
1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
金属材料工程专业课程设计T10钢的淬火与低温回火工艺设计概述:1.1热处理原理与工艺热处理是对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却,以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。
1.2 淬火工艺淬火:指将钢件加热到Ac3 或Ac1(钢的下临界点温度)以上某一温度,保持一定的时间,然后以适当的冷却速度,获得马氏体(或贝氏体)组织的热处理工艺。
常见的淬火工艺有盐浴淬火,马氏体分级淬火,贝氏体等温淬火,表面淬火和局部淬火等。
淬火的目的:使钢件获得所需的马氏体组织,提高工件的硬度,强度和耐磨性,为后道热处理作好组织准备等。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或下贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。
通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。
另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。
淬火工艺主要用于钢件。
常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。
渗碳淬火目录渗碳(carburizing/carburization)渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。
渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。
渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。
最早是用固体渗碳介质渗碳。
液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。
美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。
30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。
60年代高温(960~1100℃)气体渗碳得到发展。
至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。
编辑本段原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。
①分解渗碳介质的分解产生活性碳原子。
②吸附活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。
③扩散表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。
碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25%)。
渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。
工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。
一般渗碳层深度范围为0.8~1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。
表面硬度可达HRC58~63﹐心部硬度为HRC30~42。
渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。
因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。
cr12淬火回火工艺CR12淬火回火工艺是一种常用的金属热处理工艺,主要用于提高钢材的硬度和强度。
本文将详细介绍CR12淬火回火工艺的原理、步骤和工艺参数,以及其在实际应用中的注意事项。
一、CR12淬火回火工艺的原理CR12是一种高碳高铬冷作模具钢,具有优良的切削性能和耐磨性。
通过淬火回火工艺,可以使CR12钢材达到理想的硬度和强度,提高其使用寿命和耐磨性。
淬火是将钢材加热至超过临界温度,然后迅速冷却,使其组织发生相变,从而获得高硬度的组织结构。
回火是在淬火后将钢材加热至较低温度,使其组织发生再次相变,减轻淬火时的内应力和脆性,提高韧性和强度。
二、CR12淬火回火工艺的步骤1. 预热:将CR12钢材加热至500-600摄氏度,保持一段时间,均匀加热至预定温度。
2. 淬火:将预热后的钢材迅速放入水或油中冷却,使其迅速降温,使组织发生相变,获得高硬度的马氏体组织。
3. 回火:将淬火后的钢材加热至150-250摄氏度,保持一段时间,然后冷却至室温。
回火温度和时间的选择取决于具体要求,通常根据钢材的硬度和强度要求来确定。
三、CR12淬火回火工艺的工艺参数1. 预热温度:500-600摄氏度,保持时间:2-4小时。
2. 淬火介质:水或油,冷却速度:快速冷却。
3. 回火温度:150-250摄氏度,保持时间:2-4小时。
根据具体要求,可以对工艺参数进行调整,以获得满足不同应用需求的钢材性能。
四、CR12淬火回火工艺的注意事项1. 钢材的预热和淬火应控制在合适的温度范围内,避免过高或过低温度对钢材性能的影响。
2. 淬火介质的选择要根据具体情况进行,水冷速度快但易产生变形和裂纹,油冷速度较慢但稳定性好。
3. 回火温度和时间的选择要根据具体要求进行,过高的回火温度可能导致硬度降低,过长的回火时间可能导致组织稳定性下降。
4. 在整个淬火回火过程中,要控制加热和冷却速度,避免温度梯度过大引起的应力和变形。
5. 对于大型和复杂形状的工件,可以采用分段加热和冷却的方式,以保证整个工件的温度均匀性。
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程回火定义与工艺参数主讲教师:***西安航空职业技术学院回火定义与工艺参数一、回火定义回火是将淬火后的钢在A1以下温度加热,使其转变为稳定的回火组织,并以适当方式冷却的工艺过程。
回火的主要目的是减少或消除淬火应力,保证相应的组织转变,提高钢的塑性和韧性,获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合,稳定工件尺寸,以满足各种用途工件的性能要求。
制定回火工艺,就是根据对工件性能的要求,依据钢的化学成分、淬火条件、淬火后的组织和性能,正确选择回火温度、保温时间和冷却方法。
钢件回火后一般采用空冷,但对回火脆性敏感的钢在高温回火后需要油冷或水冷。
回火时间从保证组织转变、消除内应力及提高生产效率两方面考虑,一般均为1-2h。
因此,回火工艺的制定主要是回火温度的选择。
二、回火工艺参数在生产中通常按所采用的温度将回火分成三类,即低温回火(150~250℃)、中温回火(350~500℃)和高温回火(>500℃)。
(一)回火温度的选择回火温度应根据工件材料和技术要求,按照钢的回火温度与性能的关系来确定。
表1为常用钢回火温度与硬度的关系供参考。
此外,回火温度的确定还应考虑淬火工件特性、要求及现场生产情况。
1. 采用强烈的淬火介质(如盐水、碱水等)淬火时,回火温度取上限;分级或等温淬火的工件回火温度取下限。
2. 采用冷油淬火时,若工件出油温度较高,尤其是大件,回火温度取下限。
因为工件淬火后表面未达到最高硬度,心部更是如此,并且工件容易产生自回火现象。
3. 装箱工件回火时,温度取上限,甚至更高些;不装箱工件回火时,温度取下限。
4. 用箱式回火炉回火时,温度取上限;用盐浴炉回火时,温度取下限。
5. 合金工具钢、渗碳件、离碳钢淬火后硬度超过56HRC或中碳钢淬火后硬度超过45HRC时,可按正常温度回火,若低于上述硬度,回火温度应选取低一些,这对中温回火工件尤为重要。
(二)回火温度的确定机械零件热处理的硬度(H),取决于回火温度(T)和回火时间(t),三者之间存在着一定的函数关系H=f(T,t)。
钢的淬火回火工艺参数的确定作者:长江挖掘机厂1 前言淬火是强化材料最有效的热处理工艺方法,其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。
这就要求热处理工作者不断创新,改进工艺,有效地发挥出材料的潜力,节约能源,降低生产成本。
本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。
2 淬火加热温度按常规工艺,亚共析钢的淬火加热温度为Ac3+(30~50℃);共析和过共析钢为Ac1+(30~50℃);合金钢的淬火加热温度常选用Ac1(或Ac3)+(50~100℃);高合金钢含有大量高熔点碳化物,要增大奥氏体化程度,淬火加热温度更高,有些已达到接近熔点的程度。
为了达到钢所要求的不同性能,淬火加热温度正在向高或低两个方面发展。
亚温淬火就是将淬火温度降至Ac3点以下5~10℃的α+γ两相区,在保留大约10%~15%未溶铁素体状态进行淬火,在保证强度及较高硬度的同时,塑性、韧性得到改善,淬火变形或开裂明显减少,回火脆性也有所减弱。
现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的共识。
此外,还有人发现[1],以40Cr钢为代表的亚共析钢在Ac3点处有硬化峰出现,此温度淬火不仅可获得最高的硬度,且各项力学性能也为最佳值,掌握得当能充分发挥钢的潜力。
与其相反,提高某些钢的淬火温度也可获得预想不到的结果。
如热模具钢5CrMnMo、5CrNiMo钢的淬火温度由传统的860℃提高至920℃(高出30~80℃)[2],加速了碳化物的溶解,增加了马氏体中的合金含量,组织均匀。
可以获得大量的高位错马氏体,断裂韧度大大提高,红硬性更为优异,其使用寿命成倍提高。
又如,H13钢淬火温度由1050℃提高至1100℃时,奥氏体晶粒并不明显长大,由于碳化物溶解加速,奥氏体中含碳及合金元素增多,其结果使δb、δ0.2(室温和500℃)及热疲劳性能提高,有利于延长H13钢的模具使用寿命[3]。
随着对亚共析钢所要求的性能而异,其淬火温度的选择有很大的灵活性。
工件回火后,硬度主要取决于回火温度,而回火温度的选择和确定主要取决于工件使用性能、技术要求、钢种及淬火状态。
下面我们就来通过回火温度区间来具体介绍一下回火温度选择与回火温度的确定。
1、低温回火低温回火主要是指温度低于250℃的回火,主要有以下几种情况:(1)工具、量具的回火。
一般工具、量具要求硬度高、耐磨、足够的强度和韧性。
此外,如滚动轴承,除了上述要求外,还要求有高的接触疲劳强度,从而有高的使用寿命。
对这些工、量具和机器零件一般均用碳素工具钢或者低合金工具钢制造,淬火后具有较高的强度和硬度。
(2)精密量具和高精度配合的结构零件在淬火后进行120—150℃回火。
目的是稳定组织及最大限度地减少内应力,从而使尺寸稳定。
为了消除加工应力,多次研磨,还要多次回火。
这种低温回火,常被称作时效。
(3)低碳马氏体的低温回火。
低碳位错型马氏体具有较高的强度和韧性,经低温回火后,可以减少内应力,进一步提高强度和塑性。
因此,低碳钢淬火以获得板条(位错型)马氏体为目的,淬火后均经低温回火。
(4)渗碳钢淬火回火。
渗碳淬火工件要求表面具有高碳钢性能和心部具有低碳马氏体的性能,这两种情况都要求低温回火,一般回火温度不超过200℃。
这样,其表面具有高的硬度和耐磨性,而心部具有高的强度、良好的塑性和韧性。
2、中温回火中温回火后得到回火屈氏体组织,主要用于处理弹簧钢。
中温回火相当于一般碳钢及低合金钢回火的第三阶段温度区。
此时,碳化物已经开始聚集,基体也开始恢复,第二类内应力趋于基本消失,因而有较高的弹性极限,又有较高的塑性和韧性。
3、高温回火高温回火温度区间一般大于500℃,主要有以下几类:(1)调质处理。
淬火加高温回火,以获得回火索氏体组织。
这种处理成为调质处理,主要用于中碳碳素结构钢或低于合金结构钢以获得良好的综合机械性能。
一般调质处理的回火温度选在600℃以上。
(2)二次硬化型钢的回火。
对于一些具有二次硬化作用的高合金,如高速钢等,在淬火以后,需要利用高温回火来获得二次硬化的效果。
热处理工艺规程-(工艺参数)年月日目录1.主题内容与适用范围………………………………………………………2.常用钢淬火、回火温度……………………………………………………要求综合性能的钢种………………………………………………………要求淬硬的钢种……………………………………………………………要求渗碳的钢种……………………………………………………………几点说明……………………………………………………………………3.常用钢正火、回火及退火温度…………………………………………要求综合性能的钢种………………………………………………………其它钢种……………………………………………………………………几点说明……………………………………………………………………4.常用钢去应力温度………………………………………………………….各种热处理工序加热、冷却范围…………………………………………淬火……………………………………………………………………………………………正火及退火……………………………………………………………………………………回火、时效及去应力………………………………………………………工艺规范的几点说明……………………………………………………….化学热处理工艺规范………………………………………………………氮化…………………………………………………………………………渗碳………………………………………………………………………….锻模热处理工艺规范………………………………………………………锻模及胎模…………………………………………………………………切边模………………………………………………………………………锻模热处理注意事项………………………………………………………8.有色金属热处理工艺规范………………………………………………铝合金的热处理……………………………………………………………铜及铜合金…………………………………………………………………9.几种钢锻后防白点工艺规范……………………………………………第Ⅰ组钢……………………………………………………………………第Ⅱ组钢……………………………………………………………………热处理工艺规程(工艺参数)1.主题内容与适用范围本标准为“热处理工艺规程”(工艺参数),它主要以企业标准《金属材料技术条件》-年版所涉及的金属材料和技术要求为依据(不包括高温合金),并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。
{生产工艺技术}钢的淬火回火工艺参数的确定钢的淬火回火工艺是确定钢材的金相组织和力学性能的重要工艺环节。
通过合理地确定淬火回火工艺参数,可以提高钢材的硬度、强度和韧性等性能,以满足不同需求。
淬火回火工艺参数主要包括淬火温度、冷却介质、回火温度和时间等。
下面将介绍如何确定这些参数。
首先,淬火温度是指将钢材加热至一定温度后进行迅速冷却,使钢材组织发生变化。
淬火温度的选择要根据钢材的成分、形状和要求的性能来确定。
一般来说,低碳钢选择800-900℃的温度进行淬火,中碳钢选择850-950℃,高碳钢选择900-950℃。
同时还要考虑钢材的尺寸和形状,如板材、管材和粗大件等,应相应降低淬火温度。
其次是冷却介质的选择。
冷却介质的选择主要根据钢材的成分和要求的性能决定。
一般常用的冷却介质包括水、油和气体等。
水冷却速度较快,适合淬火低碳钢;油冷却速度适中,适合淬火中碳钢;气体冷却速度较慢,适合淬火高碳钢。
再次,回火温度是指将淬火后的钢材再加热至一定温度,然后冷却至室温,以减轻冷却应力并提高韧性。
回火温度的选择要根据要求的性能来确定。
一般来说,低碳钢选择250-350℃的温度进行回火,中碳钢选择350-450℃,高碳钢选择450-600℃。
最后是回火时间的确定。
回火时间的选择要充分考虑钢材的厚度和形状等因素。
一般来说,回火时间应根据材料的尺寸和截面形状适当延长,以保证钢材组织的均匀性。
在确定淬火回火工艺参数时,还要考虑到钢材的特殊要求,如耐腐蚀性能和耐磨性能等。
根据具体要求,可以采取复合淬火回火或多道回火的工艺。
总之,淬火回火工艺参数的确定是一个复杂的过程,需要综合考虑钢材的成分、形状和要求的性能等因素。
通过合理地选择淬火回火工艺参数,可以得到优质的钢材产品。
D有效厚度的计较原则:之五兆芳芳创作
1.圆柱体取直径
2.正方形截面取边长
3.长方形截面取短边长
4.板件取板厚
5.套筒类工件取壁厚
6.圆锥体取离小头的2/3长度处取直径
一、淬火加热时间
淬火加热时间包含升温时间和保温时间.生产中一般不降2个时间分隔,罢了总的加热时间考虑.影响因素良多:加热介质、炉温、钢的化学成分、零件尺寸形状、装炉方法和装炉量等.
淬火介质:油:适合合金钢、小尺寸碳钢
水:形状复杂和截面尺寸较大得碳钢经常使用经验公式:T=a ×K ×D
T——加热时间min
a——加热系数min/mm与工件尺寸、加热介质、钢的化学成分有关,可从资料中查得
K——装炉修正系数(取1.5-2.0)
D——零件有效厚度mm
二、回火保温时间
回火保温时间参考
经验公式的计较办法如下:Th=Kh+AhD Th:回火时间,min;
Kh:回火时间基数,min;
Ah:回火时间系数,min/mm;
D:工件有效厚度,mm.
Kh及Ah推荐表。
钢的淬火回火工艺参数的确定
钢的淬火回火工艺参数的确定
作者:长江挖掘机厂
1 前言
淬火是强化材料最有效的热处理工艺方法,其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。
这就要求热处理工作者不断创新,改进工艺,有效地发挥出材料的潜力,节约能源,降低生产成本。
本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。
2 淬火加热温度
按常规工艺,亚共析钢的淬火加热温度为Ac3+(30~50℃);共析和过共析钢为Ac1+(30~50℃);合金钢的淬火加热温度常选用Ac1(或Ac3)+(50~100℃);高合金钢含有大量高熔点碳化物,要增大奥氏体化程度,淬火加热温度更高,有些已达到接近熔点的程度。
为了达到钢所要求的不同性能,淬火加热温度
正在向高或低两个方面发展。
亚温淬火就是将淬火温度降至Ac3点以下5~10℃的α+γ两相区,在保留大约10%~15%未溶铁素体状态进行淬火,在保证强度及较高硬度的同时,塑性、韧性得到改善,淬火变形或开裂明显减少,回火脆性也有所减弱。
现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的共识。
此外,还有人发现[1],以40Cr钢为代表的亚共析钢在Ac3点处有硬化峰出现,此温度淬火不仅可获得最高的硬度,且各项力学性能也为最佳值,掌握得当能充分发挥钢的潜力。
与其相反,提高某些钢的淬火温度也可获得预想不到的结果。
如热模具钢5CrMnMo、
5CrNiMo钢的淬火温度由传统的860℃提高至920℃(高出30~80℃)[2],加速了碳化物的溶解,增加了马氏体中的合金含量,组织均匀。
可以获得大量的高位错马氏体,断裂韧度大大提高,红硬性更为优异,其使用寿命成倍提高。
又如,H13钢淬火温度由1050℃提高至1100℃时,奥氏体晶粒并不明显长大,由于碳
化物溶解加速,奥氏体中含碳及合金元素增多,其结果使δb、δ0.2(室温和500℃)及热疲劳性能提高,有利于延长H13钢的模具使用寿命[3]。
随着对亚共析钢所要求的性能而异,其淬火温度的选择有很大的灵活性。
但是不论提高或是降低温度,均是以钢的临界点Ac3为主要依据。
因此,正确掌握钢的Ac3点极其重要。
近年来,热处理工作者发展了Ac3点计算模型[4]。
近年来,引进或国内新开发的工程机械斗齿用低合金耐磨钢,如ZG30CrMn2SiReB钢为亚共析钢[5,6],为发挥钢的潜力,获得耐磨性和一定的强韧性,所采用的淬火温度均高于传统温度90~120℃。
这说明,钢的淬火温度对不同钢种和所要求的性能是有很大差别,不能一概而论,必须跳出传统的约束。
高合金钢的淬火温度同样也有很大变动,由定性逐步向定量化过渡,使所选择的淬火温度更切合实际。
有人提出平衡碳的概念[6],并由
此决定正常淬火温度。
平衡碳C S=0.033w W+0.063w Mo+0.06w Cr
+0.2w V
与平衡碳钢的碳饱和度A为钢中实际碳量C
实
C S之比,即A=C实/C S。
由计算出的不同A 值来决定所对应的最佳淬火温度,可获得满意的质量要求。
也有人提出以碳化物溶解温度为依据,决定高速钢淬火温度的方法,即
T S(°F)=2310-200w C+40w V+8w W+
5w Mo±12
T淬(°F)=T S-(35~50)
用于制作模具的高速钢,在要求一定耐磨性的同时,还要具备一定的韧性,所选择的加热温度要比传统的低,一般按下式决定[7]:
W18Cr4V钢T(℃)=1260-(64-HRC值)×10
(2)
W6Mo5Cr4V2钢T(℃)=1190-(64-HRC 值)×10
(3)
式中HRC——为模具要求硬度值。
3 加热时间
为了降低生产成本,提高生产效率,缩短加热时间是有效而简便的方法。
经大量测试对比发现,确定加热时间的传统方法存在一些问题。
有人试验提出表1所示加热时间更适合于实际,比传统加热时间明显减少。
表1 按τ=kW计算保温时间推荐的W值
注:盐炉加热用。
D、B、δ分别为工件直径、
板厚和管壁厚
对于大截面工件的加热时间,有人认为截面大的工件达到淬火效果也仅是一定深度,在加热时完全热透,不仅延长时间、浪费能源,而且冷却过程要散失的热量相对增多,其冷却强度下降,使实际淬火效果变差。
测试发现,奥氏体相变一般不超过几分钟,所以加热时间以保证工件截面内外温度一致为准,有人以此为依据提出零保温的新概念,现已逐步被人们所接受。
4 冷却
为了使钢淬火冷却更适宜,选择介质及冷却强度应依据钢的临界冷却速度。
热处理工作者导出了不同类型的计算式或模型,具有代表性的如下式:[8]
(1) 获得马氏体的临界冷却速度
lgv1=9.81-(4.26w C+1.05w Mn+0.54w Ni+0.5w Cr+0.66w Mo+0.00183P A)
(2)获得贝氏体的临界冷却速度
lgv2=10.17-(3.08w C+1.07w Mn+0.70w Ni +0.57w Cr+1.58w Mo+0.0032P A)(℃/h)
式中PA——奥氏体化参数。
由于工件“淬火质量效应”的影响,不同截面的工件的实际冷却速度有很大变化,为此有人提出水、油淬时的截面与冷却强度的定量关系:
式中H1、H0——分别为不同搅拌态和静止状态下的冷却强度。
模具淬火冷却要求留有一定的余热,有人总结出决定淬火冷却时间的经验式[9,10]:
式中A——油的状态系数
V、F——分别为模具的体积和表面积,dm3、dm2
D——模具的高度或厚度,mm
喷冷淬火解决了大截面工件淬火冷却不足的难题,通过调节喷液压力、流量和时间来控制冷却强度,实现计算机控制,满足大批量淬火的需要[11,12]。
另外,喷冷淬火远可控制工件冷却至一定程度,使其保留一定余温,利用余热进行自回火。
节能、省时、高效,很有发展潜力。
5 淬火效果评定
钢的淬透性以往只能定性地从端淬图表上查得,使用不便。
近年来,评定钢的淬透性逐步量化,即由相应的公式计算,直观方便且有一定的可靠性。
典型的应用公式如下[13]:
+16w Mn+35w Mo+
5w Si-0.82K ASTM
式中E——至淬火端距离,mm KASTM——晶粒度等级
有些钢种仅采用硬度评定尚感不足,必须配合组织观察和性能测试。
如ZG30CrMn2SiReB 钢,达到最高的淬火硬度的工艺参数并非性能最佳,而采用比获得最高硬度更高的淬火温度,硬度虽然略有下降,但是耐磨性和强韧性为最佳。
6 回火
通常钢的回火工艺参数是依据钢所要求的硬度和力学性能从有关手册选择的,使用不仅麻烦,而且对新钢种也无从下手。
为解决这类问题,热处理工作者作了大量工作,以回火动力学为依据总结推导出各种类型的回火专用式[14,15]和通用式,[16,17]为现场生产使用和工艺编制计算机化提供了条件。
为了提高生产效率,开发出了快速回火工艺方法。
快速回火原理是基于回火参数P与钢的性
能和硬度的约束关系。
即回火工艺参数相等时,所获得的硬度或力学性能基本相同。
回火参数P =(θ+273)(wC+lgt)是温度θ和时间t
的函数,要获得同样的回火效果,可以由不同的θ和t进行组合[18]。
以往多次重复回火的实际效果并未引起人们的重视,研究的也较少。
文献[19]总结提出了衡量多次回火的累积作用。
如钢在各温度条件下的回火参数分别为P1、P2……,其累积总回火参数P总可表示为:
P总=lg(10P1+10P2……)
使多次不同温度回火的效果获得量化的评定,可以说是对回火过程认识的深化和提高。
参考文献
1 赵振东.40Cr钢Ac3点淬火硬化峰及其分析.机械工程材料,1992(3)
2 王德合.模具的热处理发展.国外金属热处理,1997(1)
3 朱心昆等.淬火温度对H13钢性能的影响.金属热处理,1994(8)
4 陈汉清译.确定钢临界点的计算模型.国外金
属热处理,1985(3)
5 王和德等.新型耐磨钢的淬火工艺特点.金属热处理,1993(11)
6 赵步青.M2高速钢中碳饱和度的探讨.金属热处理,1987(4)
7 张一公.高速钢淬火回火工艺的发展.金属热处理,1988(8)
8 Bolondeau.Ret.
London.Metals Socitty,1976
9 胡煜伟.热锻模淬火油冷时间的计算.金属热
处理,1994(4)
10 贺柱.热锻模淬火油冷时间确定.金属热处理,1984(6)
11 赵振东.整体加热喷冷淬火.机械工人(热),1997(6)
12 福田达等.热处理(日)1989(5)
13 竹村和夫.金属材料の选じ方.铸锻造と热处理,1987(9)
14 钟士红等.几种钢的回火方程和回火动力学
曲线.金属热处理,1983(11)
15 赵振东.40Cr钢淬回火工艺参数计算及力学性能预测.机械工人(热),1995(3)
16 邹庆化.钢的成分回火温度与硬度之间的关系.金属热处理,1994(3)
17 高子腾译.计算机辅助确定结构钢淬火和回火工艺参数.国外金属热处理,1990(3)
18 谢行平,决定快速回火参数的试行公式.金属热处理,1980(6)
19 赵细金.回火参数及应用.国外金属热处理,1996(1)(end)。