法律顾问:赵建英律师
钢的热处理工艺设计经验公式
01钢的热处理
1.1正火加热时间
t=KD
t
加热时间
D
工件有效厚度(mm)
K
加热时间系数(s/mm)
K值的经验数据
加热设备
加热温度(℃)
碳素钢K/(S/mm)
合金钢K(S/mm)
箱式炉
800~950
50~60
60~70
盐浴炉
800~950
12~25
20~30
1.2正火加热温度
根据钢的相变临界点选择正火加热温度
低碳钢
T=Ac3+(100~150℃)
中碳钢
T=Ac3+(50~100℃)
高碳钢
T=Ac3+(30~50℃)
亚共析刚
T=Ac3+(30~80℃)
共析钢及过共析钢
T=Acm+(30~50℃)
1.3淬火加热时间
t=a×K×D(不经预热)
t=(a+b)×K×D(经一次预热)
t=(a+b+c)×K×D(经二次预热)
t
加热时间(min)
a
到达淬火温度的加热系数(min/mm)
b
到达预热温度的加热系数(min/mm)
c
到达二次预热温度的加热系数(min/mm)
K
装炉修正系数
D
工件的有效厚度(mm)
在一般的加热条件下,采用箱式炉进行加热时,碳素钢及合金钢a多采用1~1.5min/mm;b为1.5~2min/mm(高速钢及合金钢一次预热a=0.5~0.3;b=2.5~3.6;二次预热a=0.5~0.3;b=1.5~2.5;c=0.8~1.1),若在箱式炉中进行快速加热时,当炉温较淬火加热温度高出100~150℃时,系数a约为1.5~20s/mm,系数b不用另加。若用盐浴加热,则所需时间,应较箱式炉中加热时间少1/5(经预热)至1/3(不经预热)左右。
工件装炉修正系数K
工件装炉方式
修正系数
t030111.1
1.0
t030111.3
2.0
t030111.5
1.3
t030111.7
1.0
1.4淬火加热温度
亚共析钢的淬火加热温度
Ac3+(30~50℃)
共析和过共析钢
Ac1+(30~50℃)
合金钢的淬火加热温度
Ac1(或Ac3)+(50~100℃)
1.5回火加热时间
对于中温或高温回火的工件,回火时间是指均匀透烧所用的时间
t=aD+b
t
回火保温时间(min)
D
工件有效尺寸(mm)
a
加热系数(min/mm)
b
附加时间,一般为10~20min
盐浴的加热系数为0.5~0.8min/mm;
铅浴的加热系数为0.3~0.5min/mm;
井式回火电炉(RJJ系列回火电炉)加热系数为1.0~1.5min/mm
箱式电炉加热系数为2~2.5min/mm
1.6回火加热温度
T=200+k(60-x)
x
回火后硬度值(HRC)
k
待定系数,对于45钢,x>30,k=11
大量试验表明,当钢的回火参数P一定时,回火所达到的工艺效果—硬度值或力学性能相同。因此,按传统经验式确定回火参数仅在标准态(回火1h)时方可使用,实际生产应用受到限制。
为了解决上述问题,将有关因素均定量表达,文献中导出如下回火公式:
(1)在200~400℃范围:
HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036
(2) 在400~600℃范围:
HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023
T
回火温度℃
t
回火时间min
对比可以看出影响回火效果的主要因素是T和t能较好,较真实地反映出实际工艺参数的影响,定量地表达了不同温度区间回火硬度的变化特征。
02钢的淬火冷却时间计算
钢预冷淬火时空气预冷时间ty(s)
ty=12+(3~4)D
D
淬火工件危险截面厚度(mm)
钢Ms点上分级冷却时间tf(s)
tf=30+5D
03钢的淬火硬度的计算
钢终端淬火试验时,距试样顶端4~40mm范围内各点硬度H4~40(HRC)
H4~40=88C1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni1/2+16Mn1/2+35Mo1/2+5Si1/2-0.82G-20E1/2+2.11E-2
E
到顶端距离(mm)
G
奥氏体晶粒度
钢的最高淬火硬度,即淬火钢获得90%马氏体时的硬度Hh(HRC)
Hh=30+50C
钢的临界淬火硬度,即淬火钢获得50%马氏体时的硬度H1(HRC)
H1=24+40C
钢淬火组织为马氏体时的硬度HVM
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM
钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVB
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo)
钢淬火组织为珠光体-铁素体的硬度HVPF
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V)
04钢回火后硬度的计算
钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVM
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V)
PB
回火参数(回火温度×回火时间),此处加热时间为1h
钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVB
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V)
钢回火后硬度回归方程
HRC=75.5-0.094T+0.66CM
T
回火温度(℃)
CM
钢的含碳量或碳当量(%)
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
45钢回火后硬度回归方程
HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.0036
20≤T≤400
HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014
400≤T≤600
t
回火时间(min)
05钢的回火温度的估算(使用于碳素钢)
T=200+k(60-x)
x
回火后硬度值(HRC)
k
待定系数,对于45钢,x>30,k=11;x≤30,k=12
06由钢的化学成分估算力学性能
6.1求屈服比(屈服极限σs/抗拉强度σb)
油液淬火调质σs/σb(%)
σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V
Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Mo≤0.5%,Ni≤5%,V≤0.25%
材料适用直径在φ150~200mm
空气淬火调质钢σs/σb(%)
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V
6.2求抗拉强度σb(9.8×MPa)
调质钢
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V
适用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2%
普通正火及退火钢
σb =20+100CM
热轧钢
σb=27+56CM
锻钢
σb=27+50CM
铸铁
σb=27+48CM
CM
钢的碳当量
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
机加工常用计算公式
术语和单位
Dm
加工直径(mm)
Vc
切削速度(m/min)
n
主轴转速(r/min)
Tc
加工时间(min)
Qz
金属去除量(cm3/min)
Im
加工长度(mm)
Pc
有效功率(kW)
Kc0.4
切削厚度为0.4mm时的单位切削力(N/mm2)
fn
每转进给量(mm/r)
kr
主偏角(度)
Rmax
表面粗糙度(μm)
rε
刀片刀尖半径(mm)
ap
切削深度(mm)
公式
切削速度(m/min)
Vc=π×Dm×n/103
主轴转速(r/min)
n=vc×103/(π×Dm)
金属去除量(cm3/min)
Qz=vc×ap×fn
所需功率(kW)
Pc=vc×ap×fn×kc0.4/60×103(0.4/fn×sin kr)0.29
加工时间(min)
Tc=Im/fn×n
表面粗糙度(μm)
Rmax=fn2/ rε×125
刀尖R补偿公式
Z=R-R*tan(a/2)
X=Z*tan(a)
01常用车削加工计算公式
● 切削线速度Vc(m/min)
Dm:加工直径,单位(mm)
n:主轴转速,单位(rpm)
● 主轴转速 n (rpm)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
Dm:加工直径,单位(mm)
●金属去除率 Q (cm3/min)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
ap:切深(吃刀量),单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
●净功率 Pc (kW)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
ap:切深(吃刀量),单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
●加工时间 Tc (min)
Im:加工长度,单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
n:主轴转速,单位(rpm)
● 特定切削力 Kc(N/mm2)
kc1:特定切削力,适用于hm= 1 mm
hm:平均切屑厚度,单位(mm)
mc:实际校正系数hm
γ0:切屑前角
02常用铣削加工计算公式
03常用孔加工计算公式
End
来源:材易通(ID:matlinkcn)供稿,感谢