钢的淬火回火工艺参数的确定

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1、钢的淬火回火工艺参数的确定作者：长江挖掘机厂1前言淬火是强化材料最有效的热处理工艺方法，其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。这就要求热处理工作者不断创新，改进工艺，有效地发挥出材料的潜力，节约能源，降低生产成本。本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。2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℃）；共析和过共析钢为Ac1＋（30～50℃）；合金钢的淬火加热温度常选用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）；高合金钢含有大量高熔点碳化物，要增大奥氏体化程度，淬火加热温度更高，有些已达到接

2、近熔点的程度。为了达到钢所要求的不同性能，淬火加热温度正在向高或低两个方面发展。亚温淬火就是将淬火温度降至Ac3点以下5～10℃的α＋γ两相区，在保留大约10%～15％未溶铁素体状态进行淬火，在保证强度及较高硬度的同时，塑性、韧性得到改善，淬火变形或开裂明显减少，回火脆性也有所减弱。现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的共识。此外，还有人发现［1］，以40Cr钢为代表的亚共析钢在Ac3点处有硬化峰出现，此温度淬火不仅可获得最高的硬度，且各项力学性能也为最佳值，掌握得当能充分发挥钢的潜力。与其相反，提高某些钢

3、的淬火温度也可获得预想不到的结果。如热模具钢5CrMnMo、5CrNiMo钢的淬火温度由传统的860℃提高至920℃（高出30～80℃）［2］，加速了碳化物的溶解，增加了马氏体中的合金含量，组织均匀。可以获得大量的高位错马氏体，断裂韧度大大提高，红硬性更为优异，其使用寿命成倍提高。又如，H13钢淬火温度由1050℃提高至1100℃时，奥氏体晶粒并不明显长大，由于碳化物溶解加速，奥氏体中含碳及合金元素增多，其结果使δb、δ0.2（室温和500℃）及热疲劳性能提高，有利于延长H13钢的模具使用寿命［3］。随着对亚共析钢所要

4、求的性能而异，其淬火温度的选择有很大的灵活性。但是不论提高或是降低温度，均是以钢的临界点Ac3为主要依据。因此，正确掌握钢的Ac3点极其重要。近年来，热处理工作者发展了Ac3点计算模型［4］。近年来，引进或国内新开发的工程机械斗齿用低合金耐磨钢，如ZG30CrMn2SiReB钢为亚共析钢［5，6］，为发挥钢的潜力，获得耐磨性和一定的强韧性，所采用的淬火温度均高于传统温度90～120℃。这说明，钢的淬火温度对不同钢种和所要求的性能是有很大差别，不能一概而论，必须跳出传统的约束。高合金钢的淬火温度同样也有很大变动，由定性逐

5、步向定量化过渡，使所选择的淬火温度更切合实际。有人提出平衡碳的概念［6］，并由此决定正常淬火温度。平衡碳CS＝0.033wW＋0.063wMo＋0．06wCr＋0．2wV钢的碳饱和度A为钢中实际碳量C实与平衡碳CS之比，即A＝C实／CS。由计算出的不同A值来决定所对应的最佳淬火温度，可获得满意的质量要求。也有人提出以碳化物溶解温度为依据，决定高速钢淬火温度的方法，即TS（°F）＝2310－200wC＋40wV＋8wW＋5wMo±12T淬（°F）＝TS－（35～50）用于制作模具的高速钢，在要求一定耐磨性的同时，还要具备

6、一定的韧性，所选择的加热温度要比传统的低，一般按下式决定［7］：W18Cr4V钢T（℃）＝1260－（64－HRC值）×10（2）W6Mo5Cr4V2钢T（℃）＝1190－（64－HRC值）×10（3）式中HRC——为模具要求硬度值。3加热时间为了降低生产成本，提高生产效率，缩短加热时间是有效而简便的方法。经大量测试对比发现，确定加热时间的传统方法存在一些问题。有人试验提出表1所示加热时间更适合于实际，比传统加热时间明显减少。表1按τ＝kW计算保温时间推荐的W值工件形状W／cmk／min.cm－1柱状板状管状（1／6～

7、1／4）D（1／6～1／2）B（1／4～1／2）δ7710注：盐炉加热用。D、B、δ分别为工件直径、板厚和管壁厚对于大截面工件的加热时间，有人认为截面大的工件达到淬火效果也仅是一定深度，在加热时完全热透，不仅延长时间、浪费能源，而且冷却过程要散失的热量相对增多，其冷却强度下降，使实际淬火效果变差。测试发现，奥氏体相变一般不超过几分钟，所以加热时间以保证工件截面内外温度一致为准，有人以此为依据提出零保温的新概念，现已逐步被人们所接受。4冷却为了使钢淬火冷却更适宜，选择介质及冷却强度应依据钢的临界冷却速度。热处理工作者导出

8、了不同类型的计算式或模型，具有代表性的如下式：［8］(1)获得马氏体的临界冷却速度lgv1＝9.81－（4.26wC＋1.05wMn＋0.54wNi＋0.5wCr＋0.66wMo＋0.00183PA）（2）获得贝氏体的临界冷却速度lgv2＝10.17－（3.08wC＋1.07wMn＋0．70wNi＋0.57wCr＋1.58wMo＋