保温时间

保温时间,这个问题比较复杂,一般由试验确定,但也有个经验公式:

t = αKD

t—保温时间(min)

α—加热系数(min/mm)

K—工件加热是的修正系数

D—工件的有效厚度(mm)

工件有效厚度的计算原则是:薄板工件的厚度即为其有效厚度;长的圆棒料直径为其有效厚度;正方体工件的边长为其有效厚度;长方体工件的高和宽小者为其有效厚度;带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L为工件的长度)处的直径;带有通孔的工件,其壁厚为有效厚度.

加热时间还与工件在炉内的排布方式有关

工件在炉内的排布方式与加热修正系数之间的关系

上图所示为工件在炉内的排布方式与加热修正系数之间的关系.由图可以看出,工件在炉内四面都可被加热时,修正系数最小(为1),而当堆积摆放时,修正系数最大(等于4),修正系数越大,则工件所需的加热时间越长.

加热系数α与钢材的化学成分、炉子温度、炉内所用的介质、有无预热等因素有关。在中温加热温度范围内，加热系数α的数值如下表所示：

K =1

K =1

K =1.4

K =4

K =2.2

K =2

K =1.8

K =1

K =2

K =1.4

K =1.3

注：b为达到预热温度（550-650℃）时的加热系数。

对于高合金钢、高速钢、高合金模具钢的淬火加热保温时间则要适当延长，以保证碳化物的溶解和奥氏体化。

在所有工具钢中，高合金钢需用保温的时间最长。然而这类钢的保温时间在很大程度上取决于淬火温度。一般来说，为了在淬火时获得合适的硬度，对于淬火温度要求有一定的保温时间。保温时间太短，由于溶入奥氏体中碳和合金量不足，使得淬火硬度偏低；保温时间过长，淬火后将有较多的残留奥氏体，也将使硬度降低。建议保温时间为0.5-0.8min/mm。

热作模具钢，常加热到1000℃以上，以使碳化物溶入奥氏体中。在这样高温下淬火，晶粒长大速度很快，因此，要严格控制保温时间。在盐浴炉中加热时，正常的保温时间为20-30min。

在保温时间内，应使工件透烧，并保证基本完成向奥氏体的组织转变。一般来说，这是保温时间的最低限度。过长的保温时间，不仅耗费能源，增加氧化脱碳的深度，降低生产效率，而且有过热的可能性，增加淬裂的趋势。传统工艺中的保温时间过长，实无必要。

通常，保温时间包括工件表面加热到炉子温度所需的时间、透烧时间及完成内部组织转变所需时间。钢的加热温度超过Ac1点，钢中的组织转变包括珠光体向奥氏体的转变，碳化物的溶解和奥氏体均匀化。通常淬火加热温度在Ac1点50℃以上（合金钢更高）。在这一温度范围内，珠光体的奥氏体化可充分完成，无需保温。碳化物及奥氏体均匀化是一个扩散过程。对于碳钢及低合金钢，碳化物溶解及奥氏体均匀化所需时间都很短。为此，不必过分延长工件在炉中的停留时间。因此，对于碳钢和低合金钢，可以去除淬火保温时间中的“透烧时间”和“组织均匀化时间”，仅保留工件表面加热到工艺温度时间，即采用“零”保温淬火。这样可在保证零件性能的前提下，缩短工艺周期，减少淬火裂纹。

摘自.金属热处理缺陷分析及案例.王广生编著

机械工业出版社