部份材料热处理方法

ltw369258

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。
      由于钢中添加了合金元素，提高了钢的抗回火稳定性能，相同含碳量合金钢的回火 温度比碳钢高。
2. 回火硬度计算公式：
      回火硬度计算公式是经过大量试验数据，进行回归计算的结果，使用中不能无限扩展，比如：40Cr 的公式HRC=75-3T/40，不能理解为淬火后不回火的硬度为 75HRC。在淬火时要保证工件淬火质量，回火时间充分。

                               常用材料淬火加热温度及回火硬度计算公式

材料        加热温度℃          硬度计算公式          材料          加热温度℃  硬度计算公式
45        820～840        HRC=62-T*T /9000        60Si2Mn        850～880        HRC=68-T*T /11250
35        850～870                65Mn        790～820        HRC=74-3T/40
40Cr        830～850        HRC=75-3T/40        T8        780～810        HRC=78-T/80
35CrMo        840～860        同 40Cr        T10        780～810       
42CrMo        820～840                T12        770～800        HRC=72.5-T/16
GCr15        830～850        HB=733-2T/3        5CrMnMo        830～860        HRC=69-3T/50
9SiCr        860～880                20CrMnMo        860～890       
                       
      注：正常加热淬火按公式计算回火温度，并根据各炉况进行适当调整。

三、铝合金GK-AiSi10Mg固溶+人工时效：
1. 化学成份及力学性能：       
      Si：9.0～11.0%， Fe：＜0.6%， Cu：＜0.1%， Mn：＜0.6%， Mg：0.15～0.40%
      Ni：＜0.05%，   Zn：＜0.01%，Ti：＜0.2%，  余量 Al。
     力学性能：σb≥240MPa，σs≥190MPa，δ5≥1.5%，HB≥80。
     热处理状态：固溶处理+人工时效。
      GK-AiSi10Mg是公司八十年代成套引进德国的索道技术，该材料与国内的ZL-104 基本接近（ZL-104 的Si要少 1%），是Ai—Si—Mg合金中强度最高的材料。
2. 热处理原理：
      GK-AiSi10Mg铸造铝合金属于Ai—Si—Mg合金，是在Ai—Si二元合金中加入Mg，形成强化相Mg2Si，能显著提高合金的时效强化能力，改善合金的力学性能。因此，Ai—Si—Mg合金在航空工业、军事工业、机械工业等领域应用十分广泛。
⑴在Ai—Si—Mg三元系中，Mg2Si为稳定化合物，与铝构成伪二元系，使Ai—Si—Mg
系分成 “α+Mg2Si+Si” 及 “α+ Mg2Si+Mg5Al8” 两个三元共晶系，三元共晶温度分别为558℃和 448℃。其平衡组织为α+共晶体（α+ Si ）+Mg2Si相。在实际结晶条件下，合金中可出现α+Mg2Si+Si三元共晶体及与杂质铁等构成多元复杂共晶体，还存在杂质相α（Fe3SiAl12）、β（Fe2Si2Al9）及Al8FeMg3Si6。由于Mg2Si在沉淀过程中，具有明显的时效硬化作用。因此，GK-AiSi10Mg在固溶+人工时效状态下使用。
⑵GK-AiSi10Mg在固溶加热过程中，将发生Mg2Si相的溶解，在固溶温度下处于（α+ Si） 两相区。为防止低熔点共晶体在加热时溶化（即过烧），固溶温度应低于三元共晶（α+Mg2Si+Si）温度，一般为 535±5℃。固溶热处理后的组织为过饱和的α固溶体，此时， 强度较低，塑性较好。
⑶在时效过程中，过饱和α固溶体的沉淀顺序为α→G?P区（过饱和固溶体分解开始时是溶质元素扩散、偏聚，形成无数溶质元素富集的亚显微区域）→β＇相→β相（Mg2Si）。150℃以下沉淀产物以G?P区为主；150～225℃为G?P区+β＇相，此时强化效应最大；250℃以上形成平衡相Mg2Si。人工时效温度越高，为达到相同性能所需的时间越短。时效后由于强化相Mg2Si的沉淀形成，强度、硬度提高，塑性降低。
3. 操作注意要点：
⑴严格检查回火桶及热电偶的位置，加热温度需严格控制，低几度加热不足，高几度过热甚至过烧。因此，特别要注意检查热电偶的位置，稍有变化将可能导致产品报废。固溶处理和时效处理都必须启动循环风扇，使炉内温度均匀。
⑵固溶处理时尽可能缩短转移时间，按标准要求转移时间不得大于 6 秒，因此要注意转移时间，特别是要注意试样的转移时间。
⑶因过饱和固溶体有一个稳定陈化的效应，一般在固溶处理后要及时时效，否则，达不到热处理的目的。
⑷严格装炉规定，防止装炉不当而发生变形。固溶处理后发现变形可以适当加压进行校 正，一旦时效后发现变形只有重新固溶处理。

四、模具热处理：
1.退火：
      模具加工前都需要进行退火处理，以降低硬度和减少锻造应力，并为最终热处理作组织准备。因此，模具的退火相当重要，特别是对热处理工序尤为重要。退火必须严格按规定的工艺规范执行，否则达不到退火的目的，也为最终热处理埋下隐患。
退火原理：将钢加热到 Ac3（亚共析钢）Ac1（过共析钢）以上某一温度，使钢奥氏体化或部份奥氏体化，然后缓慢降温至 Ar1 附近等温分解，使奥氏体中的渗碳体球化，而得到球状珠光体。模具的退火工艺见表。模具退火操作要点：
⑴严格按表中加热温度和等温温度选择加热参数。等温温度越高，最终硬度越低。
⑵大件的升温速度应控制在 100℃/h 以下，对于合金钢模具应在 650℃左右等温。
⑶各段降温速度不要超过 80℃/h。
⑷碳素工具钢 550℃以下出炉空冷，合金钢 500℃以下出炉空冷。禁止风冷或水冷。
2. 模具的淬火及回火：⑴严格按规定温度加热保温。小件尽可能到温装炉，大件或装炉量较大时，应适当等温。
⑵合理选择冷却介质，该水淬油冷的一定要水淬油冷。
⑶充分冷却，一般情况下都要冷却到马氏体转变点以下 100℃左右。
                                           常用模具钢退火、淬火规范

钢号                临界点（℃）                                      工艺规范（℃）
        Ac1        Ac3或 Acm        Ar1        加热温度        等温温度        HB        淬火温度
T8A        730                700        740～760        650～680        ≤187        790～810
T10A        730        800        700        750～770        680～700        ≤197        780～800
T12A        730        820        700        750～770        680～700        ≤207        770～790
9Mn2V        736        765        652        760～780        670～690        ≤229       
9SiCr        770        870        730        780～810        700～720        197～241        860～880
GCr15        745        900        700        790～810        710～720        207～255        830～850
5CrMnMo        710        760        650        850～870        670～690        197～241        830～860
5CrNiMo        710        770        680        850～870        670～690        197～244        830～860
3Cr2W8        820        1100        790        850～860        720～740               
Cr12MoV        810        855        760        850～870        720～750        207～255       

3.  5CrMnMo 淬火要点：
⑴中型 5CrMnMo 模具热处理注意要点：
1）650℃保温按 0.6min/mm 计算保温时间，830℃保温按 0.8～1.0min/mm 计算保温时间， 工作面向上。淬火前预冷到 760℃时油冷，并严格控制出油温度在 200℃以上，淬火后应放入 200℃以上的炉内均热，热透后再升温回火。
2）淬火结束后应立即高温回火，在 200℃以上出油缓冷，有助于减少热应力。
⑵大型 5CrMnMo 模具热处理注意要点：
1）大型模具在 350～500℃、600～800℃时工件表面和心部存在最大温差，差值在 300～
400℃，因此 450℃、650℃保温对减少热应力有好处，所有保温时间按上面要求计算。
2）理论上加热温度应取上限，以保证偏析区也能得到正常组织，450℃并保持一定时间，以进一步减少模具的蓝脆温度范围（250～350℃）的温差，450℃以下升温速度  30～70℃/h，450～650℃升温速度 80～120℃/h，650℃以后可自由升温。油冷时间 12--15s/mm。
3）回火入炉温度在 200℃，且在 400℃保温一定时间，升温速度 30～100℃/h；回火温度保温时间每 100mm 不少于 4 小时。

五、铸钢件、薄壁件
      铸钢件、薄壁件等的淬火或调质是生产中经常遇到的工件。其热处理质量的高低， 将严重影响车间、公司的产品质量水平，特别是特种设备的质量水平；也同时直接影响职工的收入。因此，它们的淬火质量极其重要。
1. 铸钢件热处理：
⑴铸件质量： 受废钢质量的影响、炉料的正常波动、冶炼技术、公司产品生产特点的限制，铸钢质量本身在一定波动。其波动对热处理质量的影响主要体现在以下两个方面：
①成份的波动：成份波动将直接影响热处理淬火工艺参数的选择。如：加热温度、冷却介质、回火温度及回火时间等等。有时我们按正常工艺淬火（把规定的热处理工艺真正做到位的时候）却出现裂纹或硬度偏高等，就是成份波动的影响。
②铸造缺陷：铸件有铸造缺陷是不可避免的，也是当今科学技术水平解决不了的世界难 题。经常看见铸件大面积补焊，这还不包括内部未能发现的缺陷。如：气孔、夹碴、夹砂、疏松等这些缺陷或多或少要影响热处理质量，有时成为工件开裂的诱因之一。
铸件存在的上述质量隐患，不能规避热处理工序本身未做到位而出现质量问题，并不能成为规避责任的挡箭牌。
⑵铸件淬火： 基于上述原因，铸件淬火要注意以下几个方面的问题：
①严格控制加热温度：热处理加热温度随材料变化而变化，在加热时一定要知道材质是 什么，然后选择正确的加热温度。必要时可以降低加热温度采用亚温淬火，亚温淬火后的回火温度低于正常淬火后的回火温度。
②正确选择冷却介质：由于铸件形状和尺寸特殊，淬火时选择淬火介质要保守一些，能用油淬时尽可能采用油淬。
③合理确定冷却参数：基于上述原因，淬火时先预冷到Ar3附近（一般在 780℃左右），再浸入淬火介质冷却；或预冷后水中冷却一定时间（具体怎样冷却见第二部份介绍）后， 再入油冷却；或采用水—空间隙冷却方法，注意在水中的冷却时间要短，空冷时间要长。 一般情况下，采用两次冷却就行了，出水后在空气中继续冷却 1 个小时以上，确保工件 温度降到 200℃左右回火。
④充分回火：通常情况下，工件不可避免含有一定量的合金元素，有经验的操作者会适当提高回火温度回火，并确保回火时间充分。
⑶铸件退火： 由于生产进度的关系，有时铸件退火要转热处理车间退火。必须要清楚铸件退火的目的，才能做好铸件的退火。

铸件退火的目的：
①消除铸造应力：铸件在铸造后的冷却过程中，存在较大的冷却应力（热应力和组织转变应力）。有时，此类应力是非常大的，其破坏力是相当惊人的。如铸造后有时发现工件 有裂纹，就是铸造应力的破坏结果。
②调整组织，为后续热处理作组织准备：部份铸件的最终热处理状态是正火或调质或淬 火。由于铸造后有较明显的魏氏组织，此种组织在热处理中易出现淬火开裂，因此必须通过退火予以消除，减少热处理开裂的风险。
③减轻成份偏析：由于结晶的不同时性，不可避免要出现成份偏析现象。通过退火来减轻成份偏析，减少工件局部出现有硬点的现象，降低刀具磨损、提高机加工效率。
④退火温度的选择：为达到上述目的，铸件的退火一般选择完全退火，且加热温度比同牌号的锻件、轧材略高些，以保证退火质量。冷却方式同其它完全退火。
⑷铸件正火+回火： 此类零件主要指托轮、内齿圈等工件，绝大多数托轮都是采用正火+回火的热处理工艺。其热处理工艺要点如下：
①根据材质，合理选择加热温度，一般应选择下限温度加热。单件重量在 1 吨以上，或 总装炉量在 5 吨以上要适当等温，以减少加热应力，防止加热裂纹。
②正火出炉空冷时要注意环境温度对冷却速度的影响，特别是大型工件，综合应力更大。 高温季节，为提高冷却速度，可以用风冷或将工件置于上风口处；冬季，特别是气温很低的时候，要采取措施，降低工件的冷却速度，如：置于避风口处，或加防风罩。
③对于 1 吨以上或直径超过 1 米的工件，工件降温到 300～400℃时入炉回火。当背对直射光线，减重孔看不见红色时即可入炉回火。回火温度应根据硬度要求选择。
2. 薄壁件、小件淬火：
⑴同所有热处理加热一样，根据材质合理选择加热温度。有时为了拼炉多种材质同炉热
处理，此时应兼顾所有材料选择温度，必要时可以选择下限加热温度。
⑵为减少氧化脱碳和变形，尽可能到温装炉，且注意工件摆放位置。
⑶根据材料选择冷却介质，对易开裂的工件，选用油冷淬火；对 45 钢要求硬度较高（如 大于 250HB）要注意一次冷却到位，且根据工件形状及入水位置，适当在水中前后或左 右或上下移动，以提高冷却速度，提高工件淬火硬度。

[ 本帖最后由 ltw369258 于 2007-4-14 17:16 编辑 ]

小蔡

:victory: :victory: :victory: :victory:

旋鹏小子

好久没来了!!进来看看,写的不错啊.............

lfmg81

好贴子,我有个问题想问版主,，里面提到的45调质冷却时"要严格控制水温不要超过 30℃",这个在生产中不容易控制啊,特别是在夏天这个又怎么保证呢?

中心试验室

不错，，还有渗碳钢类的吗？

ltw369258

江郎才尽了

man

不错,可以省不少查阅资料的时间了

调质

这些都是多年实践,技术总结,很实用的,今天斑竹拿出这些已经不少了,心疼了,别在挤兑了,慢慢来吗,够我们好好学一阵了.
如温度对水的冷却能力影响很大,水温超过30度时,在650-500阶段,冷却速度明显下降,50度的冷却速度只相当于 26度时的五分之一,已和油冷相当.
在实际生产中,特别是夏天时水温难已降下来, 最有效的办法就是水中加入适量的盐或碱,使用温度可达50-60度.再就是更换冷却液. 就这些单位领导都不愿投入的,只能自己想办法,如,1,猛加自来水,有深井自来水的要好些,
2,加大搅拌,3,减少一次淬火量,延长间隔时间, 4,降温回火.

ltw369258

调质说得有道理，猛换深井自来水，实在不行就减少一次淬火量，先淬硬度要求高的。

追求卓越

赖工总结的非常好,对于生产很有指导意义

调质

另外,水温高点,对细长件,薄件淬火倒是有些好.

sinic

好贴，收藏了，建议置顶！

JIAJIA

材料热处理方法讲得太好了！谢谢老师。

zhujianhua

:真的纳闷.就没有好的方法吗????

zyh7488

z只要水在循环冷却就能达到的.

telly117

HRC=62-T2 /9000        

请问大大们，能帮我详细讲解一下，如何看这个公式吗，主要是T2/9000 看不懂，到底是怎么计算呢，大大们吧多教教吧，谢谢谢谢

ltw369258

”T2/9000“实际应该是T*T/9000，在复制文章时复制出错，原文已经更正，谢谢提醒。由于本人的工作疏忽，未及时发现，对不起各位民。