经验公式确定钢的热处理温度
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。
45钢的调质
45钢的调质45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。
它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。
45钢淬火温度在A3+(30~50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。
偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。
为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。
如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。
不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。
但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。
我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。
因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。
工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。
因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。
由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。
另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。
静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。
45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。
45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。
因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。
但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。
如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。
关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。
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。
钢的热处理实验报告
金属材料的热处理实验报告试验项目：45 钢淬火及回火前后硬度测量班级：机械一班组长：林文文组员：竹凌东陈林陈书尚学号：0112011101130114指导老师：杨兰英试验日期：2011 年12 月八日45 号钢的热处理试验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2. 了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。
3. 初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。
4. 分析淬火温度的选择对刚性能的影响。
5. 研究冷却条件刚性能的关系。
实验仪器及材料—150A 型洛氏硬度试验机四、 2.试样:Φ20×10mm 45钢。
3.加热炉。
4.磨砂纸5．冷却液：水（20oC 左右）。
HR-150A 型洛氏硬度计主要零部件1. 机身2.加荷手柄3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7 主轴8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码16. 油针17. 油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表24 变荷手柄25.工作台五、实验原理热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。
热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。
钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。
其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。
一）钢的淬火钢的淬火：淬火就是将钢加热到A c3（亚共析钢）或A c1（过共析钢）以上30~50oC，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却（V 冷＞V 临），以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。
碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。
为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
1、淬火温度的选择正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。
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。
钢的热处理
二、过冷奥氏体连续冷却转变组织 冷却速度大于Vc 连续冷却转变得到马氏体组织
冷却速度大于Vc′而小于Vc 连续冷却转变将得到珠光体＋马 氏体的混合组织
冷却速度小于Vc′连续冷却转变得到珠光体组织
三、过冷奥氏体等温冷却转变图在连续冷却中的应用 用等温转变曲线来估计连
续冷却转变过程，是很粗略 的、不精确的。随着实验技 术的发展，将有更多、更完 善的连续转变曲线被测定， 用它来解决连续冷却转变问 题才是合理的。
用于亚共析钢的铸、锻、焊件 接近平衡组织
二、 等温退火
加热到高于Ac3 (或Ac1 ) 的适当温度,保温，组织转变后空冷 应用、组织同完全退火
加热到Ac1+30--50℃，保温，随炉冷却或等温冷却 三、球化退火 主要用于共析钢和过共析钢等工模具钢 铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体
高速钢的等温退火与普通退火
T12钢球化退火显微组织（500×）
对于存在网状二次渗碳体的过共析钢，应在球化退火前进行正火消除网状渗碳体，以 利于球化。
加热至低于A1的某一温度(一般为500～650℃)，保温后随炉冷却 四、去应力退火 钢结构件
不发生组织变化
加热到固相线以下100～200℃，长时间保温，缓慢冷却 五、均匀化退火 消除钢锭、铸件或锻造毛坯的偏析现象 晶粒很粗大。一般再进行完全退火或正火处理
45钢退火的显微组织（500×）
45钢正火的显微组织（500×）
二、正火的应用 1．消除缺陷组织 2．作为最终热处理 3．改善切削加工性能 三、退火与正火的选用原则
1．从切削加工性上考虑
2．从使用性能上考虑
钢的几种热处理工艺与合适加工硬度范围的关系
3．从经济性上考虑 正火生产周期短，设备利用率高，工艺操作简单，比较经济。在条件允许 的情况下，应尽量选择正火。
热处理参数确定(调质)
部份材料热处理方法一、45 钢调质：1. 正常情况下加热温度在 810～840℃之间：只要充分奥氏体化，加热温度越低越好。
2. 冷却中应注意的问题：热处理生产中最重要的一环就是冷却，很多热处理缺陷都产生在冷却中。
如：开裂、硬度不足、变形超差、局部有软点等等。
⑴出炉时不要慌忙，有时为怕不能淬硬而手忙脚乱。
只要不低于Ar3，是不会析出铁素体而影响表面硬度的。
⑵水温在冷却中相当重要，要严格控制水温不要超过 30℃，若超过 30℃，析出铁素体将是不可避免的，任你此后将工件冷透，硬度很难高于 300HB。
因此要严格控制水温不要超过 30℃。
⑶工件入水后要不停的在水中移动，以快速破裂蒸汽膜而提高 500℃以上的冷却速度，从而避免析出铁素体或珠光体，进而影响工件最终硬度。
⑷为避免复杂工件开裂，温度低于 300℃以下可以出水空冷一会再水冷，当工件温度不超过 150℃出水回火。
3. 严格按 45 钢的回火温度回火：一般取中偏下的回火温度，按 HRC=62-T×T/9000 进行计算，并结合每台炉子自身温差及淬火情况进行适当调整。
4. 其它注意事项：⑴对于小件，特别是 30mm 以下的工件，要注意淬裂的问题。
45 钢仍然可能开裂，在硬度要求不太高时，可以选择油淬。
⑵除严格按规定的温度回火外，应根据实际淬火情况调整回火参数。
⑶对于批量较大且要求硬度较高的小件，要特别注意在水中的搅动问题，以增加冷却能力。
否则，返工不可避免。
⑷选择合适的电炉，确保加热时间不可过长，长时间加热并不利于提高工件硬度。
二、合金结构钢调质：1. 合金结构钢调质：可以参照上面的要求。
应注意的是：由于加入合金元素，C 曲线不同程度右移，甚至改变了形状；提高了珠光体的稳定性，提高了钢的淬透性和淬硬性，淬裂倾向增加。
因此，对相同含碳量来说，各临界点有所升高，加热温度要略高一些，保温时间要适当延长，便于合金碳化物的分解；淬火冷却时要适当缩短水冷时间，增加空冷时间，从而避免开裂。
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。
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Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】钢的热处理工艺设计经验公式------------根据经验公式确定热处理的保温温度------------1钢的热处理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℃）（2）中碳钢：T=Ac3+（50～100℃）（3）高碳钢：T=A Cm+（30～50℃）（4）亚共析钢：T=Ac3+（30～80℃）（5）共析钢及过共析钢：T=A Cm+（30～50℃）（6）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～mm；b 为～2min/mm（高速钢及合金钢一次预热a=～；b=～；二次预热a=～；b=～；c=～），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～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）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。
钢的热处理温度Ac1、Ac3、Ar1具体温度
钢的热处理温度Ac1、Ac3、Ar1具体温度钢的热处理温度A1、A3与Ac1、Ac3、Ar1 Acm铁碳合金，可以查阅Fe-C相图。
(铁碳相图有几条温度线---727度，1148度，1495度)如果是合金钢，只能根据具体牌号查阅有关资料。
1. A1:在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度，用A1表示。
2. A3亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高温度。
用A3表示。
3.Ac1:钢加热时～开始形成奥氏体的温度,4.Ac3:亚共析钢加热时～所有铁素体均转变为奥氏体的温度;5.Ar1:钢高温奥氏体化后冷却时～奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度,6.Acm:过共析钢在平衡状态下～奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度～即过共析钢的上临界点。
即一般所说的下转变温度是A1或Ac1，上转变温度是A3或Ac3或Acm。
不同化学成分，有不同的临界点这些都是一个温度范围，根据冷却速度的不同范围可能不一样，如果缓慢加热冷却的话会接近理论值。
但是理论值也根据不同的材料，C含量不同这温度都不一样。
合金含量的不同，Ac1、Ac3、Ar1......等的温度是不同，在铁碳相图你可以根据C含量找到一个大致的温度，但这个温度只能作为参考，具体的温度要经过试验才能确定下来。
可以采用膨胀法测定或者根据经验公式计算，当然经验公式可能有偏差。
不同钢材受其成分影响，临界温度不同。
根据铁碳相图查找，不同种类的钢有不同的合金元素含量，也就有不同的奥氏体转变温度，大体上说是钢在加热或冷却时奥氏体转变的温度，各种钢各自的具体温度不一样。
Q245R钢:Ac1是735、Ac3是855、Ar1是680、Ar3是855.Q345R钢:Ac1是735、Ac3是863、Ar1是685、Ar3是840.45钢为: Ac1是740、Ac3是850、Ar1是735、Ar3是785.在完整的Fe-C和Fe-Fe3C的合金相图中，有三套曲线，以平衡状态下的相图为基点，相同材料在加热和冷却两个不同的过程中，相同相变点发生的温度是不同的，有一个滞后的作用，这是由于相变的过程都需要足够的驱动力。
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：
热处理实验报告
篇一：钢的热处理实验报告钢的热处理实验报告一、实验目的1、了解热处理对材料性能的影响2、了解在相同的热处理状态下材料成分对材料性能的影响3、了解用显微镜观察金相的制样过程二、仪器材料箱式电炉（sx2-4-10、sx-4-10）、硬度测试仪（hr-150a）、30钢、t10钢、砂轮（砂纸）三、实验过程1）、金相的制备将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光，去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面，然后用侵蚀剂进行腐蚀，以使组织被显示出来，这样就得到了一块金相样品。
2）、钢的热处理淬火和正火钢的淬火：淬火就是将钢加热到相变温度以上，保温后放入各种不同的冷却介质中（ v冷应大于v临），以获得马氏体组织。
钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。
步骤为：加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较，一律用洛氏硬度测定）；再将试样放入箱式电炉中，t10钢在770℃左右，30钢在860℃左右分别均匀加热15分钟；然后迅速在水中冷却，并不断搅拌。
将淬火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hrc）填入表1中。
钢的正火：钢加热到ac3 （亚共析钢）或ac1(过共析钢)以上30～50℃以上，保温适当时间后，在自由流动的空气中冷却的热处理工艺。
步骤为：加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较，一律用洛氏硬度测定）。
再将试样放入箱式电炉中，t10钢在770℃左右，30钢在860℃左右分别均匀加热15分钟，后在空气中缓慢冷却。
将正火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hrc）填入表2中。
四、结果及讨论1、为什么淬火处理后的硬度值比正火处理后的高？答：因为淬火冷却速度比正火冷却速度快，由过冷奥氏体的连续冷却转变图像可知淬火后得到的是马氏体组织，而正火后得到的组织主要是珠光体。
马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多，使得晶体的位错滑移阻力增大，从而硬度提高。
2、在相同的热处理状态下不同的材料成分对钢的硬度的影响？答：钢的硬度与钢的含碳量有关。
钢的热处理原理
F
A
(2) 奥氏体晶核长大
Fe3C
奥氏体晶核形成后即开始长大， A晶核
奥氏体和铁素体中碳的扩散是 奥氏体吞噬渗碳体和铁素体而 长大的驱动力……
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奥氏体长大机制
由于在铁素体内， 铁素体与渗碳体和 铁素体与奥氏体接 触的两个界面之间 也存在着碳浓度差 Cα-C—Cα-γ ，因此碳 在在铁素体中也进 行着扩散， 扩散破坏了该温度下相界面的平衡浓度，为了恢复平衡， 渗碳体势必 由于 Cγ-C > Cγ-α，在奥氏 体中出现碳的浓度梯度，并引 C ，与此同时，另一个界 溶入奥氏体，使它们相邻界面的碳浓度恢复到 γ-C 起碳在奥氏体中不断地由高浓 面上，发生奥氏体碳原子向铁素体的扩散，促使 铁素体转变为奥氏体， 度向低浓度的扩散。 使它们之间界面的碳浓度恢复到Cγ-α。这样，奥氏体的两个界面就向铁素体 和渗碳体两个方向推移，奥氏体便长大。 始 形成，这段时 间称为孕育 期。温度 ↑ 孕育期 →
亚共析钢或过共析钢奥氏体等温形成图
当珠光体全部转变为奥氏体后，还有过剩相铁素体或渗碳体的继续转 变，也需要碳原子在奥氏体中的扩散及奥氏体与过剩相之间相界面的推移 来进行。与共析钢相比，过共析钢的渗碳体溶解和奥氏体的均匀化所需时 间要长得多。
氏体的自由能相等。只有当温度高
当温度等于A1时，珠光体与奥
于A1时，珠光体向奥氏体转变的驱
珠光体和奥氏体的自由能 随温度变化的曲线
动力才能克服界面能和应变能的相变 阻力，使奥氏体的自由能低于珠光体 的自由能，奥氏体才能自发形核。
8
1. 奥氏体的形成过程
共析钢为例
Fe3C 6.69％C 复杂晶格
热处理加热保温时间的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式中，T——加热时间min；K——反映装炉状况的修正系数，通常在1.0～1.3范围内选取；α——加热系数，一般在0.7～0.8min／mm；D——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间。
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60mm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间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。
369法则的保温时间是原来传统保温时间的90％。
4.特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢等)这些钢种的369法则可按照合金工具钢的公式计算。
即以传统公式计算的加热保温时间×90％作为保温时间。
5.预热淬火对于大型工件（有效直径≥1m）调质处理的预热保温时问的369法则为即T1=3DT2＝6DT3=9D式中：T1为第一次预热时间/h；T2为第二次预热时间/h；T3为最终保温时间/h；D 为工件有效厚度/m。
钢的热处理实验报告
金属材料的热处理实验报告试验项目：45钢淬火及回火前后硬度测量班级：机械一班组长：林文文学号：0112组员：竹凌东0111陈林0113陈书尚0114指导老师：杨兰英试验日期：2011年12月八日45号钢的热处理一、试验目的1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。
3.初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。
4.分析淬火温度的选择对刚性能的影响。
5.研究冷却条件刚性能的关系。
二、实验仪器及材料三、—150A型洛氏硬度试验机。
四、 2.试样:Φ20×10mm 45钢。
3.加热炉。
4.磨砂纸5．冷却液：水（20ºC左右）。
HR-150A型洛氏硬度计主要零部件1.机身2.加荷手柄3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7主轴8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码16.油针17.油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表24变荷手柄25.工作台五、实验原理热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。
热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。
钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。
其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。
（一）钢的淬火钢的淬火：淬火就是将钢加热到A c3（亚共析钢）或A c1（过共析钢）以上30~50ºC，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。
碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。
为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
1、淬火温度的选择正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。
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。
经验公式确定钢的热处理温度
钢的热处理工艺设计经验公式之杨若古兰创作------------根据经验公式确定热处理的保温温度------------1钢的热处理正火加热时间加热时间t=KD （1）式中t为加热时间(s);D使工件无效厚度（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+（100～150℃）（2）低碳钢：T=Ac3+（50～100℃）（3）中碳钢：T=Ac3+（30～50℃）（4）高碳钢：T=ACm+（30～80℃）（5）亚共析钢：T=Ac3+（30～50℃）（6）共析钢及过共析钢：T=ACm淬火加热时间为了估算方便起见，计算淬火加热时间多采取以下经验公式：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—装炉批改系数；D︱--工件的无效厚度（mm）.在普通的加热条件下，采取箱式炉进行加热时，碳素钢及合金钢a多采取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1.5～20秒/毫米，系数b不必另加.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）摆布.工件装炉批改系数K的经验值如表2：表2 工件装炉批改系数K淬火加热温度按惯例工艺,亚共析钢的淬火加热温度为Ac 3＋（30～50℃）； （10） 共析和过共析钢为Ac 1＋（30～50℃）； （11） 合金钢的淬火加热温度常选用Ac 1（或Ac 3）＋（50～100℃） （12）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，可按以下经验公式计算：t=aD+b （13）式中t —回火保温时间（min ）；D —工件无效尺寸；（mm ）；a —加热系数（min/mm ）；b —附加时间，普通为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. 回火加热温度钢的回火定量关系式很早就有人研讨，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.大量试验标明，当钢的回火参数P必定时，回火所达到的工艺后果——硬度值或力学功能不异.是以，按传统经验式确定回火参数仅在尺度态(回火1h)时方可使用，实际生产利用受到限制.为了解决上述成绩，将有关身分均定量表达，文献中导出如下回火公式：(1)在200～40O℃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=×103/T-(1gt一1.28)×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后果的次要身分是T和t能较好,较真实地反映出实际工艺参数的影响，定量地表达了分歧温度区间回火硬度的变更特征.2 钢的热处理相变点及再结晶温度的计算A C1和AC3温度的经验公式AC1和AC3分别暗示在加热过程中组织开始改变成奥氏体和全部改变成奥氏体时的温度，它们对钢的热处理工艺的拟定和新材料和新工艺的设计都具有次要意义.是以，对AC1和AC3的猜测具有较大的理论和利用价值.Andrews搜集了英，德，法，美等国家的材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：AC3(℃)=910 - 203C1/ 2- 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo +13.1W (17)AC1(℃)=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：≤, ≤4.9Mn, ≤5Cr , ≤5Ni , ≤5.4Mo.公式(1)～(2)表达了钢的AC1和AC3与化学成分之间的关系，其长处是方式简明、直观，便于利用.钢奥氏体化后冷却时,奥氏体开始改变成马氏体的温度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-17.7Ni-12.1Cr-7.5Mo(21)式(21)适用于0.11%≤C≤0.60%,0.04%≤Mn ≤%≤Si ≤% ,0≤Ni≤5.04%,0≤Cr≤4.61% ,0≤Mo≤%.留意 ,上述 Ms点的计算公式次要用于亚共析钢;对于过共析钢,因为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点是没成心义的.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 奥氏体改变成马氏体(M)的终了温度Mf(℃)Mf点根据分歧的马氏体改变量的计算公式: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)贝氏体组织开始改变的温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)的计算按工件外形确定加热时间t(min)t = kiw (29)式中:ki—外形系数,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) = 1/2～1/4 ;w—外形特征尺寸,直径、板厚或壁厚,mm.按实际装炉量确定加热时间t(min)t=(0.6～0.8)∑Gw (30)式中:∑Gw—装炉工件总分量,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钢在油中淬火时心部得到马氏体的临界冷却速度νM(℃/h) logνM+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).钢在油中淬火时心部得到贝氏体的临界冷却速度νB(℃/h) logν-3.80C+1.07Mni+0.57Cr+1.58Mo+0.0032PA (32)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)logν-0.43C+0.49Mn+0.78Ni+9PA (33)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)logν-4.13C+2PA(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—淬火工件风险截面厚度,mm.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)=88C 1/22C1/2+19Cr1/2 1/2+16Mn 1/2+35Mo 1/2H4～40+5Si 1/2-0.82G-20E 1/2+2.11E-2 (37)式中: 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(38)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)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)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).钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVBHVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) (44)式(42) , (43) 适用条件:C≤0.83% ,Mn≤2.0%,Si≤1.0%,Cr≤2.0%,Mo≤1.0%,Ni≤3.0%,V≤0.5%,Mn+Ni+Cr+Mo≤%.钢回火后硬度回归方程HRC=75.5-0.094T+0.66CM(45)式中: 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 (46)45钢回火后硬度回归方程HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6 +(T-200)(logt6(47)20≤T≤400HV×104/T-(logt-1.28)29.4 -(T-400)(logt-1.28)0.014(48)400≤T≤600式中: t—回火时间,min.8钢的回火温度的估算(适用于碳素钢)T=200+k(60-x) (49)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=12.9钢的力学功能的换算切削功能D1.8 （50）D2 （51）M是扭矩，T是轴向推力，t是进给量，D为钻头直径，HB 是布氏硬度.9.2 抗拉强度 ×MPa)与布氏硬度HB(1.1)普通碳钢及合金钢σb≈1/3HB≈3.2HRC=2.1HS （52）(1.2)铸铁σb=(.030～0.40)HB (53)(1.3)灰口铸铁σb=1/6(HB-40) (54)屈服极限σs （MPa ）与抗拉强度σb （MPa ） (1.1) 退火形态结构钢σs=（0.55～0.65）σb (55)(1.2) 调质形态结构钢σs=（0.75～0.0.85）σb (56)对称曲折疲劳极限σ-1（MPa ）与抗拉强度σb （MPa ） (1.1)碳钢（奥金格公式）σ-1±0.13)σb ，σb<1200MPa (57)(1.2)合金钢（茹科夫公式）σ-1σb+12.2，σb>1200MPa (58)(1.3)铸铁（莫尔公式）σ-1σb+2.0 (59)对称拉压疲劳极限σ-1p （MPa ）与对称曲折疲劳极限σ-1（MPa ） (1.1)普通钢σ-1p σ-1 (60) (1.2)铸铁σ-1p σ-1 (61)剪切强度Γb （MPa ）与抗拉强度σb （MPa ） (1.1)退火钢及碳钢Γb ～0.60）σb ，σb<700MPa (62)(1.2)中高强度钢Γb～0.65）σb，σb=800～1200MPa (63) (1.3)生铁Γb～0.10）σb (64)对称扭转疲劳极限Γ-1（MPa）与对称曲折疲劳极限σ-1(1.1)普通钢Γσ-1 (65)(1.2)铸铁Γσ-1 (66)(MPa) 与布氏硬度（HB）(应力轮回基数为107)解除疲劳极限σRH=280(HB-25),HB>400 (67)(1.1) σRH(1.2)σ=290(HB-30),HB<400 (68)RH9.9 钢的硬度换算(1.1)HRC≈HS-15 (69)(1.2)HV≈HB,HB<450 (70)(1.3)HS≈1/10HB+12 (71)(1.4)HB≈10HC,HB=200～600 (72)10由钢的化学成分估算力学功能求屈服比（屈服极限σs/抗拉强度σb）(1)油夜淬火调质σs/σb(﹪)σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V (73)式中，金属元素分量百分数（﹪）适用范围：Si≤﹪，Mn≤﹪，Cr≤﹪，Mo≤﹪，Ni≤5﹪，V≤﹪.材料适用直径在Ф150～200mmm.(2)空气淬火调质钢σs/σb(﹪)σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V (74) 10.2 求抗拉强度σ×MPa ）(1)调质钢σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V (75)适用C≤﹪，Si≤﹪，Mn≤﹪，Cr≤﹪，Ni≤5﹪，V≤2﹪. (2)普通正火及退火钢(76)σb=20+100CM(3)热轧钢σb=27+56C(77)M(4)锻钢σb=27+50C(78)M(5)铸铁(79)σb=27+48CM---钢的碳当量.式中，CMC=[1+0.5(C-0.20)]C+0.15Si+[0.125+0.25(C+0.20)Mn]M(80)(6)压延形态及正火高张力钢+24.3) (81)σb±(61CMC=C+1/5Mn+1/7Si+1/7Cu+1/2Mo+1/9Cr+1/2V+1/20Ni M(82)11由钢的显微组织估算力学功能空冷a-Fe的力学功能(1)抗拉强度σb=300MPa (83)(2)延长率δ=40﹪ (84)(3)布氏硬度HB=90 (85)亚共析钢（退火形态）的力学功能(1)抗拉强度(MPa)σb=300(a-Fe﹪)+1000(P﹪)=300(1-C/0.83)+1000(C/0.83) (86)式中，a-Fe﹪，P﹪---分别暗示亚共析钢中的a-Fe，P组织体积百分数.(2)延长率(﹪)δ=40(1-C/0.83)+15(C/0.83) (87)(3)布氏硬度HB=90(1-C/0.83)+280(C/0.83) (88)11.3 ﹪C)的力学功能(1)抗拉强度σb=1000MPa (89) (2)延长率δ=15﹪ (90) (3)布氏硬度HB=280 (91) CCT 、TTT 相图的计算 孕育期公式为：（）式中：G 为ASME 晶粒度：β为批改系数：D 为实际的扩散系数：△T 为过冷度系数，它是由实际的扩散机制所确定的实验指数：X 是改变量：T 是改变温度：τ是孕育期. 对于马氏体：（）对于铁素体：（）式中：（） （）对于珠光体：（） （）对于贝氏体：（）Mo Cr Mn C Ms 211733474561----=SiV Mo W Cr Mn Cu Ni A 18514751012140+++++---=Mo Cr Ni Si Mn C T BS 413415753558656------=MnNi Cu V Mo W Cr Si A 1218145516820267231---++++-=I Mo Cr C B '••+++=-10)198.31.1034.2(4τ（）（） 上述式中：（） （） （）合金元素为分量百分比含量.MoCr Mn C Ms 211733474561----=。
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钢的热处理工艺设计经验公式------------根据经验公式确定热处理的保温温度------------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+（100～150℃）（2）低碳钢：T=Ac3中碳钢：T=Ac+（50～100℃）（3）3+（30～50℃）（4）高碳钢：T=ACm亚共析钢：T=Ac+（30～80℃）（5）3共析钢及过共析钢：T=A+（30～50℃）（6）Cm1.3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热时，当炉温较淬火加热温度高出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K1.4 淬火加热温度按常规工艺,亚共析钢的淬火加热温度为Ac 3＋（30～50℃）； （10）共析和过共析钢为Ac 1＋（30～50℃）； （11） 合金钢的淬火加热温度常选用Ac 1（或Ac 3）＋（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200～40O℃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一1.28)×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AC3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：AC3(℃)=910 - 203C1/ 2- 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo +13.1W (17)AC1(℃)=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(1)～(2)表达了钢的AC1和AC3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) = 1/2～1/4 ;w—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)=88C 1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni 1/2+16Mn 1/2+35Mo 1/2H4～40+5Si 1/2-0.82G-20E 1/2+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)。