常用钢的热处理回火计算

钢的热处理回火的主要目的是:1)消除淬火时产生的残余内应力,提高材料的塑性和韧性。2)获得良好的综合力学性能。3)稳定工件尺寸,使钢的组织在工件使用过程中不发生变化。

回火工艺参数:1)回火温度

钢的回火硬度(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,即H = f(T,t)。当 t为定值时,H和T的函数关系可划分为四种类型:(1)直线型;(2)抛物线型;(3)幂函数型;(4)直线和幂函数的复合型。因后两种类型在使用时,计算和作图极为不便,故大多数情况下,将其简化为直线和抛物线型,用经验方程可表示为:H = a1 + k1 T H = a2 + k2 T

其中,a1、a2、k1、k2为特定系数。

依据实际工艺试验和有关参考文献的数据,运用数理统计方法计算和修正,得出部分常用钢种的回火方程。实践证明,这些经验公式具有重要的适用价值。

钢 号   淬火温度/淬火介质  回火方程

45                   840/水   H = 62 -(1/9000)T 2

20Cr              890/油   H = 50 -(2/45)T

38CrMoAl        930/油   H = 64 -(1/25)T(T<550) H =

95 -(1/10)T(T>550)

40Cr              850/油   H = 75 -(3/40)T

50CrVA          850/油   H = 73 -(1/14)T

60Si2Mn         860/油   H = 68 -(1/11250)T 2

65Mn             820/油   H = 74 -(3/40)T

T8                 800/水   H = 78-(7/80)T

T10               780/水   H = 82.7 -(1/11)T

CrWMn           830/油   H = 69 -(1/25)T

Cr12              980/油   H = 64 -(1/80)T(T<500) H =107.5 -(1/10)T(T>500)

Cr12MoV        1000/油   H = 65 -(1/100)T(T<500)

9CrSi              865/油   H = 69 -(1/30)T

5CrNiMo          855/油   H = 72.5 -(1/16)T

5CrMnMo        855/油   H = 69 -(3/50)T

W18Cr4V       1280/油   H = 93 -(3/31250)T 2

GCr15            850/油   H = 733 -(2/3)T

使用说明:

(1)要求原材料化学成分及力学性能符合国家技术标准(GB、YB等),最大外经(或相对厚度)接近或小于淬火临界直径。

(2)在淬火温度、回火时间为定值的条件下,回火方程仅适用于常规淬火、回火工艺;不可用于亚温淬火、复合热处理、形变热处理等工艺。

(3)在热处理过程中,还应选择正确的淬火介质,使冷却能力满足工艺要求;钢材按要求进行预备热处理;

(4)考虑到随机因素的影响,钢材热处理后,回火实际硬度和温度与计算所得数允许有5%的误差。

回火处理是指将经过淬火硬化或正常化处理之钢材在浸置於一低於临界温度一段时间后,以一定的速率冷却下来,以增加材料之韧性的一种处理。从冶金原理,我们知道将经过淬火及正常化处理在放回中温浸置(时效)一段时间,可促使一部分之碳化物析出,同时有可消除一部分因急速冷却所造成之残留应力,因此可提高材料之韧性与柔性。显然回火处理之效果决定於回火温度、时间即在冷却速率等因素。

随著回火温度的提高材料之强度与硬度跟著降低,然而材料之延展性却跟著提高。材料之耐衝性在300℃回火附近会有一显著降低现象,此现象称之為回火脆性。由於碳原子或合金元素之析出与时间有正比的关係,随著回火时间的延长,材料之硬度会随著降低。由於回火的温度是低於相变化之临界点,材料之强度不会与冷却速率有关。然而由於回火脆化的原因,若材料在经过375~575℃间之冷却速率太慢,容易有脆化的现象。这一点是在做回火处理时必须注意的。

一般填加合金元素於钢中,主要之目的是增加钢之硬化能力,亦即增大形成麻田散铁之能力。由於合金元素(原子)之扩散能力较差,因此填加合金元素也就减慢了回火软化速率。由於合金元素一般可分成两种功用。第一种功用為非碳化物形成用,此类合金元素以镍、硅及锰等。由於此类元素与碳化物之形成无关,因此对回火软化无关。此类元素所造成之硬化效果,主要是靠固溶体硬化机构所达成的。另一类合金元素,例如铬、鉬、钨、钒等,由於其為碳化物形成之一份子,因此他们的扩散速率也就影响了回火软化的速率。

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