钢的热处理工艺设计经验公式
金相知识-钢的热处理基础
钢的热传递基本方式
热传递 方式
定义
传导传热
热量由零件（包括于其接 触的零件）的一处传到另 一处，物体的质点没有移动。 Nhomakorabea对流传热
流体中不同部分的质点发 生了相对位移、或混合， 或流体质点与固体表面
辐射传热
由物体表面直接向外界 发射可见的和不可见的 射线，在空间传递热量
高温回火 ( 》500℃） 称调质，获得回火索氏体组织，强 韧性恰当配合，广泛用于各种结构零件。
Fe Fe3C
零件淬火后产生的应力分类 热应力 零件在加热和冷却中不同部位温度有差异，
热胀冷缩不一致导致的应力；通常表面为压应力； 心部为拉应力。只占总应力的5－10％。 组织应力 零件冷却时不同部位组织转变不一样， 引起的内应力。一般表面为拉应力，心部为压应力。
第五节 钢的热处理基础
5.1 钢的热传递 1. 基本方式 传导 对流 辐射 2. 传热一般规则 a. 先决条件存在温差. b. 通常三种传热方式同时存在 工件通过辐射和对流从加热炉中获得热量，又
以传导方式传给心部。
c. 工件的传热方式取决于加热温度和加热设备 ＞600 ºc时，辐射传热过程最强烈，试验以辐
铁碳相图中，共有五种不同形态的渗碳体，请根据
形成温度的高低依次写出。
在Fe-Fe3C相图，五种形态渗碳体以温度从高到低
为：
Fe3C I
(A＋Fe3C)共晶
Fe3C II
(F ＋Fe3C)共
5.2 钢在加热时的转变 奥氏体形核＋长大过程；取决于加热温度、原始
组织和化学成分。 用晶粒度评定加热质量。
5.3 钢在冷却时的转变
过冷奥氏体的等温转变曲线 称为C-曲线，或 TTT图。
钢的热处理工艺设计经验公式大全
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。
钢铁热处理工艺常用计算公式
钢铁热处理工艺常用计算公式钢铁热处理工艺是指将钢铁材料在一定温度范围内进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织结构和性能的一种工艺。
在热处理过程中，需要使用一些计算公式来确定处理参数，并控制加热温度、保温时间和冷却速度等关键参数。
本文将介绍钢铁热处理工艺常用的计算公式。
1.加热时间计算公式：加热时间是指钢铁材料在加热过程中所需的时间。
一般情况下，加热时间与材料的质量、热容和加热速率等因素有关。
加热时间的计算公式如下：T=(m×c×ΔT)/P其中：T表示加热时间（s）m表示钢铁材料的质量（kg）c表示钢铁的比热容（J/kg·°C）ΔT表示加热温度的上升或下降值（°C）P表示加热功率（W）2.保温时间计算公式：保温时间是指钢铁材料在加热到设定温度后所需的时间。
保温时间的计算公式如下：T=(ΔH×V)/(k×A×ΔT)其中：T表示保温时间（s）ΔH表示材料的热容（cal/g·°C）V表示炉内的总容积（cm³）k表示热传导系数（cal/cm·s·°C）A表示钢铁材料的表面积（cm²）ΔT表示温度的上升或下降值（°C）3.冷却速率计算公式：冷却速率是指钢铁材料在保温结束后冷却的速度。
冷却速率的计算公式如下：v=(T1-T2)/t其中：v表示冷却速率（°C/s）T1表示初始温度（°C）T2表示结束温度（°C）t表示冷却所需的时间（s）4.相变温度计算公式：相变温度是指钢铁材料发生组织相变的温度。
相变温度的计算公式如下：Ac1=723-0.001×C-0.133×Mn-0.004×Si-0.157×Ni-0.294×Cr-0.234×Mo其中：Ac1表示非均匀奥氏体开始转变为均匀奥氏体的温度（°C）C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo分别表示钢铁中的碳、锰、硅、镍、铬和钼的含量（%）以上是钢铁热处理工艺常用的计算公式介绍，这些公式可以帮助工程师和技术人员确定热处理参数，实现钢铁材料的理想热处理效果。
淬火保温时间计算公式
淬火保温时间计算公式淬火保温时间是指钢材在淬火过程中需要保持在一定温度下的时间。
淬火保温时间的计算公式可以根据材料的化学成分、尺寸和所需淬火硬度来确定。
下面是淬火保温时间的计算公式的相关参考内容。
1. 基本公式通常情况下，淬火保温时间（t）与材料的直径（d）和最终淬火硬度（HRC）相关。
其中，保温时间与直径的关系可以用以下公式表示：t = k * d^n其中，k和n是经验常数，可以根据实际情况进行调整。
这个公式适用于一般的淬火材料。
2. 高合金钢的公式对于含有大量合金元素的高合金钢，可以使用以下公式计算淬火保温时间：t = k1 * d^m * (HRC - HRC0)^p其中，k1、m和p是经验常数，HRC0是材料的初始硬度。
这个公式适用于高合金钢的淬火过程。
3. 精确公式对于精确的淬火保温时间计算，可以使用以下公式：t = k2 * (d / √(HRC - HRC0))^3其中，k2是经验常数。
这个公式适用于要求较高的淬火过程。
4. 热处理参数确定除了淬火保温时间，还需要确定适当的淬火温度和冷却介质。
一般来说，淬火温度应根据材料的化学成分和所需的最终性能来选择。
而冷却介质可以根据材料的硬化性能和工艺要求来确定。
注意：以上公式和参数都是经验值，实际应用时需要结合具体材料和工艺要求进行调整。
此外，由于保温时间可能会受到许多因素的影响（如材料的热传导性能、环境温度等），所以实际应用时应综合考虑这些因素来确定最终的保温时间。
总结起来，淬火保温时间的计算公式是根据材料的化学成分、尺寸和所需淬火硬度来确定的，可以根据实际情况使用不同的公式。
在应用过程中需要结合具体材料和工艺要求进行调整，同时考虑其他因素的影响。
这样才能得到最适合的淬火保温时间，确保材料具有所需的性能。
钢的热处理工艺设计经验公式
随着科学技术的发展，为满足机械零件越来越高的性能要求，研制和引进的新钢种日益增多。
由于诸多原因，大多数生产厂家无法及时获得新钢种的有关资料数据，纷材料选择、技术设计和热处理工艺编制带来困难。
解决的办法之一是进行必要的工艺试验，为此，要消耗大量的经费和时问。
这对于从事单件、小批量生产的中小企业是难以办到的。
经过热处理工作者的多年努力，采用试验和数理统计方法导出了许多实用的经验公式。
本文收集整理出的33个公式，可在缺乏新材料的有关数据资料的情况下(只需通过理化分析得到新锕种的化学成分)估算出钢的热处理工艺参数，进行热处理工艺设计。
这是建立金属热处理柔性系统(FCM)数据库的前期工作。
1 钢的热处理相变点及再结晶温度的计算_1](1)亚共析钢加热时，所有铁素体转变为奥氏体的温度Ac (℃)：Ac ：908-223.7C+438 5P+30 49Si+37.92V一34.4Mn一23Ni一200(C一0 54+0．06Ni) ??(1)Ac =854—180C一14Mn+44Si一17_8Ni一1．7Cr ? ?(2)式(1)，(2)适用于0．3％≤C≤0．6％，0≤si≤1．0％，O≤N 3．5％，0~<Cr<-I．5％，O<-Mc~<0．5％。
航空棚遣技术(2)钢加热时，开始形成奥氏体的温度Ac，(℃)：Ac =723—14Mn+22Si一14．4Ni+23．3cr---(3)式(3)适用范围同式(1)。
Ac =723+25Si一7Mn+l5Q 一15Ni+30W +40Mo+50V ?---(4)式(4)适用于0≤c≤0．8％，0≤Mo≤0．5％，0≤v≤0．5％，oKwK1、5％，0≤CrY7．5％。
(3)钢奥氏体化后冷却时，奥氏体开始转变为马氏体的温度M (℃)：M ．=550—350C一40Mn一35V 一20Cr—l7Ni—Cu一10Mo一5W +15Co+30Al+0Si ? ?(5) M =561—474C一33Mn一17Cr一17Ni一21Mo?(6)式(5)，(6)适用于中低碳钢。
钢的力学性能及热处理工艺经验公式
钢的力学性能及热处理工艺经验公式钢是一种重要的材料，广泛应用于各个行业。
钢的力学性能和热处理工艺是决定其使用性能的关键因素。
在本文中，我将介绍钢的力学性能及热处理工艺的经验公式。
首先，钢的强度是指其抵抗外载荷的能力。
通常使用的强度参数有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是指材料在受到应力作用下开始产生塑性变形的时候，单位面积所承受的最大应力。
抗拉强度是指材料在拉伸状态下破坏前所承受的最大应力。
这两个参数可以通过拉伸试验来测量。
其次，塑性是指材料在受到外载荷作用时能够产生可逆的形变。
在拉伸试验中，当钢材开始产生塑性变形时，应力和应变不再保持线性关系。
钢的塑性可以通过延伸率和纵向收缩率来衡量。
延伸率是指材料在拉伸过程中的长度变化与原长度之比。
纵向收缩率是指材料在拉伸过程中的横截面积变化与原横截面积之比。
这些参数可以用来评估钢的可塑性。
韧性是衡量材料抵抗断裂的能力。
在拉伸试验中，钢的韧性可以通过断裂伸长率和冷却断裂功来表示。
断裂伸长率是指材料在断裂前的拉伸变化与原长度之比。
冷却断裂功是金属在冷却至温度并应力后，在脆性断裂上吸收的能量。
最后，硬度是指材料抵抗刮擦或切割的能力。
常用的硬度测试方法有洛氏硬度和布氏硬度。
这些硬度参数可以用来衡量钢的硬度。
钢的热处理工艺对钢的性能有着重要的影响。
因此，了解和掌握热处理工艺是提高钢材质量和性能的关键。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将钢材加热至一定温度，然后缓慢冷却，以改善其内部结构和性能。
正火是将钢材加热至适宜温度，然后迅速冷却，以提高其硬度和强度。
淬火是将钢材加热至临界温度，然后迅速冷却，使其获得高硬度和高强度。
回火是将淬火后的钢材加热至适宜温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火时产生的内应力。
在实际应用中，钢的力学性能和热处理工艺往往需要通过实验和经验进行调整和优化。
工程师们通过实验和经验总结出了一些公式，用于预测和计算钢的力学性能和热处理工艺。
一些常用的公式包括哈氏公式、拉伸公式和冷却断裂功公式等。
热处理加热保温时间的369法则
热处理加热保温时间的369法则作者:jiangnan 时间:2009-3-1422:36:00第1楼本文介绍了用于热处理加热时保温时间的简单计算法则——369法则，实际生产表明，该369法则的实行有助于提高产品质量、提高生产率、降低生产成本、简化工艺。
该法则包括各种金属材料加热保温时的369法则，真空热处理的预热、加热、保温时的369法则，以及用于密封箱式多用炉热处理加热保温的369法则。
一、各种金属材料在空气炉中加热淬火保温的369法则1.碳素钢和低合金钢(45、T7、T8等)传统的碳素钢淬火加热时间的计算公式：T=K•αD(1)式中，T为加热时间min；K为反映装炉状况的修正系数，通常在1.0～1.3范围内选取；α为加热系数，一般在0.7～0.8min／mm；D为工件有效厚度。
在实际生产中，一般也根据经验和工件有效厚度(mm)来计算保温时间。
例如某45#钢工件的有效厚度为60mm，在空气炉中加热淬火保温时间大约是炉温到温后再保温60min，即工件的每1mm有效厚度加热1min，这是对于单件加热。
对于大批量生产，一炉装入很多工件，就只有根据实际经验延长保温时间或通过窥视孔，观察工件透烧后再保温一定的时问。
经验证明，如果按照369法则，对于碳素钢，保温时间仅需原传统保温时间的30％即可。
例如，对于采用箱式炉加热660mm直径的45钢工件，其保温时间公需60min×30％=20min。
2.合金结构钢(40Cr、40MnB、35CrMo)因为合金结构钢中添加了一些合金元素，在加热保温过程中为使碳化物均匀化需要一定的时间。
根据369法则，合金结构钢加热的保温时问可以是原来传统保温时间的60％。
例如用传统的公式计算的40Cr的保温时问如果为100min，根据369法则，新的保温时问为：100min×60％=60min。
3.高合金工具钢(9SiCr、CrWMn、Crl2MoV、W6、W8等)对于这些合金元素含量较高的钢种，合金碳化物较多，因此需要较长的保温时间，使其均匀化。
第9-10章钢的热处理原理及工艺
9.1 钢在加热时的转变
1、奥氏体的形成过程 2、影响A形成的因素(T、v、成分、原始组织等) 3、A晶粒大小及其影响因素
9.5 钢的回火
1、淬火钢的回火转变与回火组织 2、回火钢的性能 3、回火种类 4、回火脆性
9.6 钢的淬透性
9.2 钢在冷却时的转变
1、淬透性的概念
转变终了线
4——T+M；
5——M+少量AR； 6——M+少量AR
Vk
Ms
*对于碳钢而言， 条件3及4也难以得 到B组织。
⑥⑤ ④
③
②
①
时间
图5.24 共析钢的连续冷却速度对其组织与性能的影响
P、B、M相变参见（P244-264）
• 1 P相变—高温相变
• 要点：珠光体形核的本质、领先相、相间沉淀等的机理（解释）----普遍认可 在A晶界上优先形核。
• 普遍被认可的相变机理： 1.1 渗碳体和铁素体均可成为相变的领先相； 1.2 过共析钢以渗碳体为领先相，亚共析钢则为F，共析钢则两相均可； 1.3 过冷度小时以渗碳体为领先相; 过冷度大时铁素体为领先相.
• 因未能直接实验验证，尚无定论。 • 也有人认为P相变是两个共析共生，其出发点是
两相以相界面有机结合、有序配合；彼此间存在晶体学位向关系；相对量上具 有一定的比例关系。认为P是个整合体，P晶核是两相，否认领先相的存在。 其P的形成可描述： • A(贫碳区+富碳区）晶核P（F+Fe3C)P团。
C曲线与CCT曲线的区别： 1、CCT曲线的位置比C曲线靠右下方，过冷A转变的孕育区长，转变温度也低； 2、在高温转变区，连续冷却转变往往得到混合组织，组织晶粒外细内粗，而等温转变的
热处理常用计算公式
B——160~180D/min 关小排气孔
C——105~115D/min 调节排气孔
D——120~130D/min
E——120~130D/min
三、反映淬透性的碳当量（Cep）计算
Cep
C
1 6
Mn
1 15
Ni
1 5
Cr
1 4
Mo
113Cu
1 2
P
10
四、 因态金属熔点的估算 七熔 1535 65[C] 30[P] 25[S] 20[Ti] 8[Si] 5[Mn] 4[Ni] 2[V ] 2[Mo] 80[B] 1.5[Gr] 1[W ] 1300[H ] 90[N ] 80[O]C
热处理常用计算公式
一、 高斯误差函数（根据菲克第一、第二定律及边界条件导出）
x
c c0 1
cs c0
2
2 dt
e 2 cl
0
1 erf ( 2
x) dt
注：C——在时刻 t 离表面距离为 x 处的浓度； c0 ——原始的
均一浓度； cs ——恒定值的表面浓度
二、 气体渗碳层深、温度、时间、碳势之相关经验公式
1. F.E 哈里斯（F.E.Harris）
(1) H bboe8287 / T t ( H 为渗碳层深) (2) D 31.6 t 106700T （ D 为全渗碳层深）
（ T •F 4bo• 金兰绝对温度） (3) D 800 t 10 3700 t （T 为开尔文绝对温度）
2. F.E.Harris 公式简化
(6) Ae1 755 33[C] 23[Si] 18[Mn] 17[Cr] 5[Mo] 16[V ]C
10
2. 上临界点（ Ac3 ）的近似计算：
精选42CrMo钢板热处理工艺最新版
加热温度： 1050-1150℃，10-20h, 组 织：P+F或P+Fe3CII 目 的：消除偏析 后 果：粗大晶粒 （应用完全退火消除）
4．再结晶退火 加热温度：Ac1以下50-150 ℃ ， 或T再+30-50 ℃ 目 的：消除加工硬化
加热速度快 几秒——几十秒b. 加热时实际晶粒组小，淬火得到极细马氏体，硬度↑，脆性↓c. 残余压应力→提高寿命d. 不易氧化、脱碳、变形小e. 工艺易控制，设备成本高
4．特点
锻造→退火式正火→粗加工→调度→精加工→表面淬火→低温回火→（粗磨→时效→精磨）
5．工艺路线
4.4 42CrMo钢板的化学热处理
5．去应力退火 500-650℃
3．扩散退火（均匀化退火）
把钢零件加热到临界温度以上30～50℃,保温一定时间,然后在空气中冷却的热处理工艺。
二、正火 （空冷）
（1）42CrMo钢板厂家作最终热处理，普通结构钢零件 a.细化A晶粒，组织均匀化 b.减少亚共析钢中F%→P%↑，细化组织→强度，韧性，硬度↑ （2）预先热处理 a. 消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备 b. 使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备（3）改善切削加工性能（低碳钢）
3．回火工艺－组织一性能关系（及应用）
（1）低温回火（150-250℃） 回火马氏体 M’ 降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度（HRC58-64）和耐磨性 高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与表面淬火的零件（2）中温回火（350-500℃） 回火屈氏体 T’ 高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度一般为HRC35-45 弹簧 （3）高温回火（500-650℃） 回火索氏体 S′ 淬火＋高温回火——调质处理 综合机械性能好(强度、韧性、塑性的配合)，硬度一般为HRC25-35 承受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要结构件——最终热处理 精密量具、模具——预先热处理
钢的整体热处理
(1)作为普通结构零件的最终热处理。因为正火可消除铸造、 锻造中产生的过热缺陷，细化组织，提高力学性能，能满足普 通结构零件的使用性能的要求。
(2)改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性能。正火后组织为 细珠光体，其硬度提高，从而改善切削加工中的“黍占刀”现 象，并使工件表面粗糙度值也提高。
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5.1 钢的退火
变成球状(颗粒状)的渗碳体。这种在铁素体基体上均匀分布着 球状渗碳体的组织，称为球状珠光体，如图5 -2所示。对于存 在有严重网状二次渗碳体的钢，可在球化退火前先进行一次正 火处理，将渗碳体网破碎。
4.均匀化退火（扩散退火） 将铸锭、铸件或锻坯加热到Ae3 + (150℃~200 ℃)以上，
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项目七 钢的化学热处理
7.1 渗碳 7.2 渗氮 7.3 碳氮共渗 本篇小结
7.1 渗碳
将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表 层的工艺称为渗碳。其目的是通过渗碳及随后的淬火和低温回 火，使工件表面具有高的硬度、耐磨性和良好的抗疲劳性能， 而心部具有较高的强度和良好的韧性。渗碳广泛用于在磨损情 况下工作并承受冲击载荷、交变载荷的工件，如汽车、拖拉机 的传动齿轮，内燃机的活塞销等。
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7.1 渗碳
7.1.1渗碳处理的原理与形式
1.渗碳方法 根据所用渗碳介质的工作状态，渗碳方法一般分为气体渗碳、固
体渗碳、真空渗透和盐浴渗碳等。常用的是气体渗碳和固体渗碳， 尤其是气体渗碳法。 (1)气体渗碳。气体渗碳法是将工件放入密封的渗碳炉内，加热到 900 ℃~950 ℃，然后向炉内滴入煤油、苯、甲醇等有机液体， 或直接通入煤气、石油液化气等气体，通过化学反应产生活性碳 原子，使钢件表面渗碳，如图7-1所示。渗碳使低碳(碳质量分数 为0.15%-0. 30%)钢件表面获得高浓度的碳。气体渗碳法的优 点是生产效率高，渗层质量好，劳动强度低，便于直接淬火。
热处理讲稿-钢的常规热处理
3. 回火工艺选择和计算
a. 回火温度选择原则 在生产中按照回火硬度来选择回火温度，各种钢的
回火温度与硬度的关系曲线可从手册中查到，淬火温 度高的、工件尺寸小的，通常采用回火温度范围的上 限温度，反之则选下限温度。
b. 回火时间的选择原则 保证工件透烧和组织转变充分，内应力得到消除。
回火时间th可用下式定量计算： 回火温度保持时间 th ＝
﹣11Cr+ 100V + 60Mo + 60W + 60Si + 700P+3 (硫效应）
Ms (℃) ＝
39﹣423C﹣30.4Mn﹣17.7Ni﹣12.1Cr﹣7.5Mo﹣3 .7W
五、 回火工艺
定义 回火是将淬硬后的工件加热到Ac1以下的某一温度，保温
一段时间后，再冷却到室温的热处理工艺。
级淬火 e 贝氏体等温淬
火
4. 马氏体分级淬火
a . 图中c、d曲线。工件在盐浴或碱浴的分级温 度（接近Ms点）中保持一定时间，再出炉空冷。
b. 由于在靠近Ms点温度停留，使工件截面均匀 冷却后再空冷，使相变应力和热应力大大降低，有 效地减少变形和开裂的倾向。
5. 贝氏体等温淬火 a. 在260-400℃等温，获得下贝氏体组织的淬火，
二、退火工艺
定义 退火是将工件加热到适当温度，保温一段时间后再进行缓慢冷却的热处理
工艺。 类型
完全退火— 亚共析钢铸、轧、锻和焊接件， Ac3+30~70℃ 球化退火— 适应共析和过共析钢 ，Ac1+20~30℃ 去应力退火— 消除内应力，﹤Ac3 再结晶退火— 亦形变过程中的中间退火，再结晶温度以上150 ~200℃。 均匀化退火— 亦扩散退火，熔点以下100~200℃ （ 还有不完全退火、等温退火、预防白点退火等） 目的 ① 降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ② 减少或消除铸、锻、焊等引起的诸如偏析和晶粒粗大等组织缺陷，为尔 后的热处理作组织准备。 ③ 降低或消除工件的内应力，防止变形和开裂。
T10钢热处理工艺
辽宁工程技术大学综合及创新实验开题报告学生姓名吴双全学号 **********所属院系材料科学与工程学院专业/班级材料13-3所用材料 T10钢要求硬度 50～55HRC阅卷人阅卷日期成绩评定：T10钢热处理工艺设计一、实验目的1、通过设计一组热处理工艺方案提高T10钢试样的硬度，使其硬度达到50～55HRC。
2、设计热处理工艺使试样金相组织中最终出现屈氏体。
二、实验材料及设备1、T10钢圆柱试样（15×15mm）若干2、硝酸3、酒精4、砂纸5、抛光膏6、玻璃板7、箱式电阻炉及控温仪表8、抛光机9、金相显微镜10、洛氏硬度计三、实验内容1、T10钢概述目前常用的碳素工具钢有T8、T10、T12,其中T10用量最多。
T10钢优点是可加工性好，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。
因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。
虽有较高的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。
T10钢在淬火加热（通常达800℃）时不致于过热，淬火后钢中有过剩未溶碳化物，所以比T8钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。
由于淬透性差，硬化层往往只有1.5～5mm；一般采用220～250℃回火时综合性能较佳。
热处理时变形比较大，故只适宜制造小尺寸、形状简单、受轻载荷的模具。
2、T10钢化学成分碳 C ：0.95～1.04（Tχ，χ：碳的千分数）硅 Si：≤0.35锰 Mn：≤0.40硫 S ：≤0.020磷 P ：≤0.030铬 Cr：允许残余含量≤0.25≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时)镍 Ni：允许残余含量≤0.20≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时)铜 Cu：允许残余含量≤0.30≤0.20(制造铅浴淬火钢丝时)注：允许残余含量Cr+Ni+Cu≤0.40(制造铅浴淬火钢丝时)3、T10钢适用范围这种钢应用较广，适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、丝锥、扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、还可以制作冷镦模、冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成型模具、小尺寸冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具（如卡板等），也可用作不受较大冲击的耐磨零件等。
经验公式确定钢的热处理温度
经验公式确定钢的热处理温度热处理是钢材加工中非常重要的一环，通过控制温度和时间可以改变钢材的组织结构和性能。
确定适当的热处理温度是实现理想热处理效果的关键，下面将介绍一些经验公式来确定钢的热处理温度。
经验公式一：伯特定则（Berthelot's Rule）伯特定则是根据二级相变点之间的相对温度变化进行预测的经验公式。
根据伯特定则，当二级相变点之间相对温度变化为1时，钢的热处理温度为其固相变点温度。
伯特定则的公式如下：Austenite 开始温度 = 固相变点温度Martensite 结束温度 = 固相变点温度Pearlite 开始温度 = 固相变点温度Pearlite 结束温度 = 固相变点温度+ (0.18 × 固相变点温度)该公式适用于大多数常见的钢材类型，但对于特殊钢材（如合金钢）可能需要考虑其他因素。
经验公式二：筋应力法则（Kokawa's Rule）筋应力法则是基于组织相变的相关信息来确定热处理温度的经验公式。
该公式使用钢材中马氏体（Martensite）开始形成的温度（Ms）和水淬过程中达到极限硬度（HRC）的温度（Ac3）来计算热处理温度。
筋应力法则的公式如下：热处理温度=（Ms+Ac3）/2需要注意的是，该公式适用于合金成分较少的低合金钢材，不适用于高合金钢材。
经验公式三：成分计算法则（Kubaschewski's Rule）成分计算法则基于钢材的化学成分来确定热处理温度。
该公式使用钢材中含碳量（C wt%）和合金元素（如铬、镍等）的含量来计算热处理温度。
成分计算法则的公式如下：热处理温度=a1×C+a2×Cr+a3×Ni+...其中a1、a2、a3等是经验系数，需要根据具体的钢材类型和合金元素来确定。
经验公式四：时间计算法则（Von-Tempsky's Rule）时间计算法则是根据材料的热传导特性来确定热处理温度。
42CrMo钢板热处理工艺版
1．完全退火
加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： ①细化，均匀化粗大、
不均匀组织； ②接近平衡组织——
调整硬度→切削性↑； ③消除内应力。 应用范围： 亚共折钢，共析钢， 不适用于过共析钢。
2．球化退火（不完全退火）
组织：回火马氏体M’ c. 回火屈氏体T’形成（250-400 ℃）：ε→Fe3C; α→F－维 持M’外形
组织：回火屈氏体T’(F+ Fe3C) d. 碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（>400℃）
组织：回火索氏体S’—F（等轴晶）+ Fe3C（粒） e. 碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3C。
应用及目的：
（1）42CrMo钢板厂家作最终热处理，普通结构钢零件 a.细化A晶粒，组织均匀化 b.减少亚共析钢中F%→P%↑，细化组织→强度，韧性，硬度↑
（2）预先热处理 a. 消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备 b. 使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备
42CrMo钢板的热处理工 艺
供 应 窄 带 钢 行 业 热 处 理 设 备
一般机械钢零件生产的工艺路线: 毛坯生产 机械加工 机械精加工 使用 × 毛坯生产 预备热处理 机械加工 最终热处理 机械精加工 √
预备热处理 : 退火; 正火
最终热处理 : 淬火; 回火
Therefore, 热处理是一种非常重要的加工方法，极大部 分机械零件都必须经过热处理！
3．回火工艺－组织一性能关系（及应用） （1）低温回火（150-250℃） 回火马氏体 M’
（3）改善切削加工性能（低碳钢）
钢丝的热处理(一)
钢丝的热处理(一)日期：2010年8月10日11:40摘要：本文以生产实践为基础，用全新观念，对钢丝热处理工艺进行了梳理；从分析热处理原理，组织结构与使用性能关系入手，介绍各类钢丝的热处理工艺制定原则，并提供了一些实用技术数据和经验公式。
关键词：钢丝、热处理、工艺、显微组织、临界点。
钢丝生产有3个环节；热处理、表面处理和冷加工，所有钢丝均以热轧盘条为原料，经过1个或几个循环，才生产出合格的成品，工艺流程如图1。
热处理是钢丝生产过程中的一个重要环节，热处理的目的有3个：获得均匀的成分和适于冷加工的组织；消除加工硬化和内应力，以便继续进行冷加工；获得需要的力学性能、工艺性能和物理性能。
钢丝热处理按工艺流程可分为：原料热处理、半成品热处理（又称中间热处理）和成品热处理；按热处理效果可分为：软化处理、球化处理和强韧化处理。
不同种类的钢丝为达到软化、球化和强韧化的效果，往往采用不同的热处理方法。
众所周知，钢铁材料的性能取决于内部组织结构，组织结构取决于成分、冶炼、热加工、冷加工，特别是热处理工艺。
要选择合理、高效、经济的热处理工艺，必须了解材料性能与组织结构，显微组织与热处理工艺之间的关系，以及显微组织的种类和热处理的基本原理。
1 热处理基本原理1 钢铁材料可以通过热处理改变性能是基于材料的两项基础特性：所有金属材料都是结晶体，并且具有多种晶体结构。
以铁为例，铁的晶格有体心立方（δ铁和α铁）和面心立方（γ铁）两种结构，如图2。
图2 铁的晶格结构2(a) 体心立方晶格；(b) 面心立方晶格；在铁凝固（≤1538℃）过程中首先形成具有体心立方晶格的δ铁，在1394℃～912℃区间转变为具有面心立方晶格的γ铁，912℃以下又转变为体心立方晶格的α铁。
其次，所有的钢铁材料都是两种以上元素组成的合金，即所有的钢铁材料都可以看成是由溶质和溶剂组成的两类固溶体之一：间隙固溶体或置换固溶体，溶质原子挤进基体（溶剂）金属晶格中间形成的固溶体叫间隙固溶体；溶质原子取代基体（溶剂）金属晶格中的溶剂原子形成的固溶体叫置换固溶体。
钢的热处理工艺设计经验公式大全
式(19),(20)适用于中低碳钢。
Ms=539-423C-30.4Mn-17.7Ni-12.1Cr-7.5Mo
(21)
式(21)适用于 0.11%≤C≤0.60%,0.04%≤Mn ≤4.8%,0.11%≤Si ≤1.89% ,
0≤Ni≤5.04%,0≤Cr≤4.61% ,0≤Mo≤5.4%。
注意 ,上述 Ms 点的计算公式主要用于亚共析钢;对于过共析钢,由于淬火加热温度对奥氏
钢的热处理工艺设计经验公式
1 钢的热处理
1.1 正火加热时间
加热时间 t=KD
（1）
式中 t 为加热时间(s);
D 使工件有效厚度（mm）；
K 是加热时间系数（s/mm）。
K 值的经验数据见表 1。
表 1 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
（2） （3） （4） （5） （6）
为了估算方便起见，计算淬火加热时间多采用下列经验公式：
t=a· K ·D︱ (不经预热)
（7）
t=(a+b)· K ·D︱(经一次预热)
（8）
t=(a+b+c)· K ·D︱(经二次预热)
（9）
式中 t—加热时间（min）；
a— 到达淬火温度的加热系数（min/mm）；
(37)
式中: E—到顶端距离,mm;
G—奥氏体晶粒度。
6.2 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
6.3 钢的临界淬火硬度,即淬火钢获得50%马氏体时的硬度Hl(HRC) Hl=24+40C
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钢的热处理工艺设计经验公式1 钢的热处理1.1 正火加热时间加热时间t=KD （1）式中t为加热时间(s)；D使工件有效厚度（mm）；K是加热时间系数（s/mm）。
K 值的经验数据见表1。
表1 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 20-301.2 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=A c3+（100～150℃）（2）中碳钢：T=A c3+（50～100℃）（3）高碳钢：T=A cm+（30～50℃）（4）亚共析钢：T=A c3+（30～80℃）（5）共析钢及过共析钢：T=A cm+（30～50℃）（6）1.3 淬火加热时间为了估算方便起见，计算淬火加热时间多采用下列经验公式：t=a·K·D （不经预热）（7）t=(a+b)·K·D （经一次预热）（8）t=(a+b+c)·K·D （经二次预热）（9）式中，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100～150℃时，系数a约为1.5～20秒/毫米，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五分之一（经预热）至三分之一（不经预热）左右。
工件装炉修正系数K的经验值如表2。
表2 工件装炉修正系数K工件装炉方式t030111.1 t030111.3 t030111.5 t030111.7修正系数 1.0 2.0 1.3 1.01.4 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℃）（10）共析和过共析钢为Ac1＋（30～50℃）（11）合金钢的淬火加热温度常选用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）（12）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，可按下列经验公式计算：t=aD+b （13）式中，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10～20分钟。
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2～2.5mim/mm。
1.6 回火加热温度钢的回火定量关系式很早就有人研究，其经验公式为：钢的回火温度的估算：T=200+k(60-x) （14）式中，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。
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 （15）（2）在400～600℃范围：HV=17.2×103 /T-(1gt-1.28)×29.4-(T-400)(Igt-1.28)×0.023 （16）式中，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。
2 钢的热处理相变点及再结晶温度的计算2.1 A C1和A C3温度的经验公式A C1和A C3分别表示在加热过程中组织开始转变为奥氏体和全部转变为奥氏体时的温度，它们对钢的热处理工艺的制定以及新材料和新工艺的设计都具有重要意义。
因此，对AC1和AC3的预测具有较大的理论和应用价值。
Andrews搜集了英，德，法，美等国家的资料通过对大量试验数据进行回归分析，获得了根据钢的化学成分计算AC1和AC3温度的经验公式：A C3(℃)=910 – 203C1/ 2–15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo +13.1W （17）A C1(℃)=723 – 10.7Mn – 13.9Ni + 29Si + 16.9Cr + 290As + 6.38W （18）式中的元素符号代表其含量（质量分数，wt%，下同），适用钢的成分范围为：≤0.6C，≤4.9Mn，≤5Cr，≤5Ni，≤5.4Mo。
公式（17）（18）表达了钢的A C1和A C3与化学成分之间的关系，其优点是形式简明、直观，便于应用。
2.2 钢奥氏体化后冷却时,奥氏体开始转变为马氏体的温度Ms（℃）Ms=550-350C-40Mn-35V-20Cr-17Ni-Cu-10Mo-5W+15Co+30Al+0Si （19）Ms=561-474C-33Mn-17Cr-17Ni-21Mo （20）式（19）（20）适用于中低碳钢。
Ms=539-423C-30.4Mn-17.7Ni-12.1Cr-7.5Mo （21）式（21）适用于0.11%≤C≤0.60%；0.04%≤Mn≤4.8%；0.11%≤Si≤1.89%；0≤Ni≤5.04%；0≤Cr≤4.61% ；0≤Mo≤5.4%。
注意，上述Ms点的计算公式主要用于亚共析钢;对于过共析钢,由于淬火加热温度对奥氏体的成分影响较大,故根据钢的成分来计算Ms点是没有意义的。
Ms=41.7(14.6-Cr)+0.6(6.9-Ni)+33(1.33-Mn)+28(0.47-S)+1677(0.068-C-Ni)-17.8 （22）式（22）适用于SUS类不锈钢(日本)。
2.3 奥氏体转变为马氏体(M)的终了温度Mf(℃)Mf点根据不同的马氏体转变量的计算公式:Mf=(100%M)=Ms-(215±15) （23）Mf=(90%M)=Ms-(103±12) （24）Mf=(50%M)=Ms-(47±9) （25）Mf=(10%M)=Ms-(10±3) （26）2.4 贝氏体组织开始转变的温Bs(℃)Bs=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo （27）2.5 钢的再结晶温度TR(K)TR=0.4Tm （28）式中，Tm—钢的熔点温度，K。
3 钢在空气炉中加热时间(考虑节能)的计算3.1 按工件形状确定加热时间t(min)t = kiw （29）式中，ki—形状系数，k圆柱=1/6～1/9，k板=1/3～1/6，k薄壁管=(δ/D<1/4)=1/4～1/5，k厚壁管(δ/D>1/ 4) = 1/2～1/4w—形状特征尺寸,直径、板厚或壁厚,mm。
3.2 按实际装炉量确定加热时间t(min)t=(0.6～0.8)∑Gw （30）式中，∑Gw—装炉工件总重量，kg。
式（30）适用于45kW箱式电炉加热。
4 钢的临界冷却速度的计算4.1 钢在油中淬火时心部得到马氏体的临界冷却速度νM(℃/h)logνM=9.81-4.62C+1.10Mn+0.54Ni+0.50Cr+0.60Mo+0.00183PA （31）式中，PA—奥氏体化参数(加热时间×加热温度，此处加热时间为1h)。
4.2 钢在油中淬火时心部得到贝氏体的临界冷却速度νB(℃/h)logνB=10.17-3.80C+1.07Mn+0.70Ni+0.57Cr+1.58Mo+0.0032PA （32）4.3 钢在油中淬火时心部得到珠光体-铁素体混合物的临界冷却速度νPF(℃/h)logνPF=6.36-0.43C+0.49Mn+0.78Ni+0.26Cr+0.38Mo+0.0019PA （33）4.4 钢在油中淬火时心部得到50%马氏体+50%贝氏体的临界冷却速度ν50MB(℃/h)logν50MB=8.50-4.13C+0.86Mn+0.57Ni+0.41Cr+0.94Mo+0.0012PA （34）式（31）～（34）适用条件：C≤0.50%，Mn≤1.75%，Ni≤3.0%，Cr≤2.25%，Mo≤1.0%，Mn+Ni+Cr+Mo≤5.0%。
5 钢的淬火冷却时间的计算5.1 钢预冷淬火时空气预冷时间ty(s)ty=12+(3～4)D （35）式中，D—淬火工件危险截面厚度，mm。
5.2 钢Ms 点上分级冷却时间tf(s)tf=30+5D （36）6 钢的淬火硬度的计算6.1 钢终端淬火试验时，距试样顶端4～40 mm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 （37）式中，E—到顶端距离，mm；G—奥氏体晶粒度。
6.2 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 （38）6.3 钢的临界淬火硬度,即淬火钢获得50%马氏体时的硬度Hl(HRC)Hl=24+40C （39）6.4 钢淬火组织为马氏体时的硬度HVMHVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logνM （40）6.5 钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVBHVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logνB(89+54C-55Si-22Mn -10Ni-20Cr-33Mo) （41）6.6 钢淬火组织为珠光体-铁素体的硬度HVPFHVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logνPF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) （42）式（40）～（42）适用条件同式（31）～（33）。
7 钢回火后硬度的计算7.1 钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVMHVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) （43）式中，PB—回火参数(回火温度×回火时间,此处加热时间为1h)。