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行業(yè)動(dòng)態(tài)

熱處理加熱保溫時(shí)間法則

2018-10-10 00:00:00    來(lái)源:熱處理加熱保溫時(shí)間法則    點(diǎn)擊:1471    喜歡:0

本文介紹了用于熱處理加熱時(shí)保溫時(shí)間的簡(jiǎn)單計(jì)算法則——369法則,實(shí)際生產(chǎn)表明,該369法則的實(shí)行有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)化工藝。該法則包括各種金屬材料加熱保溫時(shí)的369法則,真空熱處理的預(yù)熱、加熱、保溫時(shí)的369法則,以及用于密封箱式多用爐熱處理加熱保溫的369法則。


一、各種金屬材料在空氣爐中加熱淬火保溫的369法則

1.碳素鋼和低合金鋼(45#、T7、T8等)

傳統(tǒng)的碳素鋼淬火加熱時(shí)間的計(jì)算公式:T=K?αD

式中,T——加熱時(shí)間min;

K——反映裝爐狀況的修正系數(shù),通常在1.0~1.3范圍內(nèi)選?。?/span>

α——加熱系數(shù),一般在0.7~0.8min/mm;

D——工件有效厚度。


在實(shí)際生產(chǎn)中,一般也根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工件有效厚度(mm)來(lái)計(jì)算保溫時(shí)間。例如某45#鋼工件的有效厚度為60mm,在空氣爐中加熱淬火保溫時(shí)間大約是爐溫到溫后再保溫60min,即工件的每1mm有效厚度加熱1min,這是對(duì)于單件加熱。對(duì)于大批量生產(chǎn),一爐裝入很多工件,就只有根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)延長(zhǎng)保溫時(shí)間或通過(guò)窺視孔,觀察工件透燒后再保溫一定的時(shí)間。經(jīng)驗(yàn)證明,如果按照369法則,對(duì)于碳素鋼,保溫時(shí)間僅需原傳統(tǒng)保溫時(shí)間的30%即可。例如,對(duì)于采用箱式爐加熱60mm直徑的45鋼工件,其保溫時(shí)間公需60min×30%=20min。


2.合金結(jié)構(gòu)鋼(40Cr、40MnB、35CrMo)

因?yàn)楹辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼中添加了一些合金元素,在加熱保溫過(guò)程中為使碳化物均勻化需要一定的時(shí)間。根據(jù)369法則,合金結(jié)構(gòu)鋼加熱的保溫時(shí)間可以是原來(lái)傳統(tǒng)保溫時(shí)間的60%。例如用傳統(tǒng)的公式計(jì)算的40Cr的保溫時(shí)問(wèn)如果為100min,根據(jù)369法則,新的保溫時(shí)問(wèn)為:100min×60%=60min。


3.高合金工具鋼(9SiCr、CrWMn、Crl2MoV、W6、W8等)

對(duì)于這些合金元素含量較高的鋼種,合金碳化物較多,因此需要較長(zhǎng)的保溫時(shí)間,使其均勻化。369法則的保溫時(shí)間是原來(lái)傳統(tǒng)保溫時(shí)間的90%。


4.特殊性能鋼(不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等)

這些鋼種的369法則可按照合金工具鋼的公式計(jì)算。即以傳統(tǒng)公式計(jì)算的加熱保溫時(shí)間×90%作為保溫時(shí)間。


5.預(yù)熱淬火

對(duì)于大型工件(有效直徑≥1m)調(diào)質(zhì)處理的預(yù)熱保溫時(shí)問(wèn)的369法則為

即    T1=3D

T2=6D

T3=9D

式中:T1為第一次預(yù)熱時(shí)間/h;T2為第二次預(yù)熱時(shí)間/h;T3為最終保溫時(shí)間/h;D為工件有效厚度/m。


對(duì)于直徑φ475~1030mm的大型鍛件,淬火加熱時(shí)應(yīng)該有一次或二次預(yù)熱保溫,并且階梯加熱時(shí),最大溫差出現(xiàn)在400~560℃和800~850℃,在這兩個(gè)溫度范圍內(nèi)的保溫時(shí)間也適用預(yù)熱淬火的369法則。實(shí)際生產(chǎn)證明,對(duì)于空氣爐加熱的中小零件(有效尺寸≤500mm),預(yù)熱和加熱時(shí)的保溫時(shí)間也可按369法則計(jì)算。


二、真空加熱保溫時(shí)的369法則

傳統(tǒng)的真空爐加熱保溫時(shí)間的計(jì)算公式如下所示

T1=30+(1.5~2)D

T2=30+(1.0~1.5)D

T3=20+(0.25~0.5)D

式中:D為工件有效厚度/m;T1為第一次預(yù)熱時(shí)間/min;T2為第二次預(yù)熱時(shí)間/min;T3為最終保溫時(shí)間/min。


保溫時(shí)間還與裝爐量的大小有關(guān),真空爐的加熱保溫時(shí)間與裝爐量、工件有效厚度等因素之關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式如下:


T1=T2=T3=O.4×G(kg)+D(mm)

式中:G為裝爐工件凈重量/kg,其它符號(hào)意義與以前各式相同。該式是基于裝爐量在100~200kg左右,工件有效尺寸在100mm左右。


工件尺寸基本相同,擺放整齊,并留有一定空隙(擺放空隙<D)時(shí),按下式計(jì)算之:

G≤300kg:T1=T2=T3=30+D

G=301—600kg:T1=T2T3=(30—60)+D

G=601—900kg:T1T2T3=(60—90)+D

G≥901kg:T1=T2=T3=90+D

式中:G為裝爐總重量,包括工件、料筐、料架及料盤的所有重量(kg);D為工件有效直徑(mm)。


對(duì)于變形要求嚴(yán)格的工模具,因?yàn)檎婵諣t在低溫時(shí)傳熱速度較慢,第一次預(yù)熱保溫時(shí),若時(shí)間太短則工件表面和心部的溫差太大,可能會(huì)造成工件熱應(yīng)力變形。因此,第一次預(yù)熱時(shí)間應(yīng)取上限值,第二次預(yù)熱取中限值,最終熱處理取下限值。對(duì)于普通合金結(jié)構(gòu)鋼工件或變形要求不太嚴(yán)格的工件,第一次預(yù)熱的時(shí)間可以取下限值,而在最終加熱時(shí)取上限值。對(duì)于一次僅裝一件的大型工件,因?yàn)槠涫軣峋鶆?,傳熱較快,透燒較好,第一次和第二次預(yù)熱時(shí)可以取下限,最終加熱時(shí),則根據(jù)實(shí)際要求取中限或上限。這樣不但保證了工件熱處理后的質(zhì)量要求,也大大節(jié)約了加熱時(shí)間,降低了生產(chǎn)成本。


三、密封箱式多用爐的369法則

工件在密封箱式爐中加熱的熱效率比真空爐高,故其369法則的參數(shù)可以按真空爐369法則中的下限選取,即

G=301—600kg:T1=T2=T3=30+D

G=601—900kg:T1=T2T3=60+D

G≥901kg: T1=T2=T3=90+D

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