热处理常用计算公式.docx
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热处理常用计算公式
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
2
2
dt
x)
1
ecl
1erf(
2
cs
c0
0
2
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/Tt
(H为渗碳层深)
6700
(2)
D
31.6
t10
T
(D为全渗碳层深)
(T
F
4bo
金兰绝对温度)
(3)
D
800
t10
3700t
(T为开尔文绝对温度)
2.F.E.Harris公式简化
(1)
H
0.457
t
(T=870C)
(2)
H
0.533
t
(T=900C)
(3)
H
0.635
t
(T=825C)
3.回归方程(仅适用于900~930C20Cr渗碳)
H0.46970.243t(T为渗碳时间)
4.真空渗碳经验公式
(1)dt
802.6
t
6700
10
492
1.5T
1
c1
2
(2)tct
c0
c2
c0
注:
dt为总渗碳深度(mm);tc为渗碳期时间(h);t为渗
碳总时间(h);c1为技术要求的表面碳浓度;T为工艺(渗
碳)温度(C);c0为工件原始碳浓度。
扩散期时间为
tdttc
5.渗碳深度数学模型[热加工工艺,1991(4)][金属热处理,1997(4)]
(1)20CrMnMo:
S0.61490.5773t0.5747C
(2)20CrMnTi:
S0.52480.5576t0.4218C
S:
渗碳层深度(mm)t:
渗碳时间(h)C:
渗碳碳势(%)
6.几种渗碳钢渗层深度与渗碳时间对照表
(1)20Cr.20CrMnTi渗层深度与渗碳时间对照表
渗碳层深度(mm)强渗时间(h)扩渗时间(h)
0.6~1.0(0.8)
2.0
1.0
0.8~1.2(1.0)
2.5
1.5
1.0~1.4(1.2)
3.0
2.0
1.2~1.6(1.4)
3.8
2.5
2
(2)15#、20#钢渗层深度与渗碳时间对照表
渗碳层深度(mm)
强渗时间(h)
扩渗时间(h)
0.6~0.9(0.8)
3.0
0.5~1.0
0.8~1.2(1.0)
4.0
1.0
1.0~1.4(1.2)
5.0
1.0
1.2~1.6(1.4)
6.0
1.5
7.典型滴注式(控制渗剂滴量)气体渗碳工艺
930±10C
C880C
°
/
T
排号
均温
强渗
扩散
降温
甲醇
甲醇
煤油
甲醇
甲醇
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
t/h
注:
A——180~200D/min打开排气孔
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
CepC
1
Mn
1
Ni
1
Cr
1
Mo
1
Cu
1
P
6
15
5
4
13
2
3
四、因态金属熔点的估算
七熔153565[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
五、金属再结晶温度与熔点的关系
(1)t再0.4t熔164C
(2)T再
0.35~0.40T熔
六、几种强度(硬度)指标的简易换算
1.HB与b的近似换算:
(1)轧制反锻钢件:
b=3.4~3.6HB
(2)铸钢件:
b=3~4HB
(3)铬钼硅钢:
b=3.5HB
(4)铬钼钢:
b=3.3HB
(5)硬铝合金:
b=3.7HB
(6)黄铜(合金):
b=5.3HB
(7)纯铜(紫铜):
b=4.8HB
(8)灰口铸铁:
b=1.63HB-65.3
2.HRC与b(MPa)的换算:
b=-801.24+50.8HRC
3.HRC与HV的换算:
233HRC14500
HV
100HRC
4
七、4s#
力学性能与回火温度的函数关系式
1.
b=2263.8-2.65t
(MPa)
(t为回火温度:
200~700C)
2.
5=-11.39+0.066t
(%)
(t为回火温度:
200~700C)
3.HRC=75.46-0.09bt(t为回火温度:
200~700C)
4.HRC=(819-t)/10
八、钢的成分、回火温度与硬度三元回火方程式
HRC75.50.094tC6.66W(C)
注:
HRC为洛氏硬度值;tC为回火温度;W(C)为钢的碳含量
或碳当量,对于合金钢,碳当量以下式计算:
CepC
1
Mn
1
CrMoV
1
NiCu
6
5
15
九、钢的临界点计算
1.下临界点的近似计算:
(1)
Ac1
723
25[Si]
15[Cr]
30[W]
40[Mo]
50[V]
7[Mn]
15[Ni]C
(2)
Ac1
5
1301
25[Mn]
40[Si]
26[Ni]
42[Cr]
C
9
(3)
A1
723
18[Ni]
14[Cu]
12[Mn]
8[W]16[Mo]
20[Cr]
26[Si]55[V]C
(4)
Ac1
722
14[Mn]
14[Ni]22[Si]
23[Cr]C
(5)
Ac1
723
11[Mn]
17[Ni]
29[Si]
17[Cr]
6[W]
290[A]C
(6)
Ae1
755
33[C]
23[Si]
18[Mn]
17[Cr]
5[Mo]
16[V]C
5
2.上临界点(Ac3)的近似计算:
(1)
Ac3
855
180[C]
14[Mn]
18[Ni]
2[Cr]
45[Si]C
(2)
Ac3
900
206[C]
15[Ni]
30[Mn]
11[Cr]
20[Cu]
45[Si]104[V]
32[Mo]13[W]700[P]C
(3)
Ac3
930
395[C]
14[Mn]
55[Si]
6[Cr]
25[Mo]
83[V]C
(4)
Ac3
910
320[C]
14[Ni]
12[Cu]
10[Mn]
5[Cr]
7[W]
14[Mo]
18[Si]
5[V]C
(本经验公式适用于含碳量≤0.40%的钢种)
(5)
Ac3782
150[C0.40]14[Ni]12[Cu]10[Mn]5[Cr]
7[W]
14[Mo]18[Si]5[V]C
(适用于含碳量﹥0.40%的钢种)
(6)
Ac3
854
180[C]44[Si]
14[Mn]
1.7[Cr]
18[Ni]C
(7)
Ac3
5
1538323[C]
25[Mn]
80[Si]
32[Ni]3[Cr]C
9
(仅适用于0.30~0.60%C,≤2%Mn,≤1%Si,≤3.5%Ni,≤
1.5%Cr,≤1.5%Mo的钢种)
3.上临界点(Acm)的近似计算:
Acm723
340[x0.80]30[Ni]18[Cu]15[Mn]11[W]22[Mo]
30[Si]
60[Cr]80[V]
(式中X为钢的含碳量)
4.贝氏体转变临界点(Bs~Bf)
(1)Bs830270[C]90[Mn]37[Ni]70[Cr]83[Mo]C
(该公式仅适用于0.10~0.55%C,0.20~1.70%Mn,≤5.0%Ni,
≤3.5%Cr,≤1.0%Mn的钢种)
6
Bs63045[Mn]35[Si]40[V]30[Cr]24[Mo]20[Ni]
(2)
12[W]C
(3)Bs830270[C]90[Mn]37[Ni]70[Cr]83[Mu]C
B50Bs60C
BfBs120C
注:
当钢的成分为0.10~0.55%C,0.10~3.5%Cr,
0.20~1.70%Mn,0.10~5.0%Ni时,计算误差在±20~25C
5.马氏体转变临界点(Ms~Mf)
(1)
Ms
520
320[C]
50[Mn]
30[Cr]
20[Ni]
S[Si]C
(2)
Ms
538
317[C]
33[Mu]
28[Cr]
17[Ni]
11[Si]11[Mo]
11[W]C
(适用于合金结构钢的Ms点计算)
(3)
Ms517317[C]
33[Mn]
26[Cr]16[Ni]
10[Si]
10[Mo]
10[W]C
(4)
Ms
517
300[C]
33[Mn]
26[Cr]
16[Ni]
10[Si]
10[Mo]C
(5)
Ms
520
50[Mn]
30[Cr]
20[Ni
Mo]
S[Cu
Si]
320C
(适用于0.20~0.80%C的工业用钢)
(6)
Ms
5141
0.62C
1
0.092Mn
1
0.07Cr
1
0.033Si
1
0.045Ni
1
0.029Mo
1
0.013W
C
(7)
Ms
4951
0.62C
1
0.07Cr
1
0.092Mz
1
0.029Mo
1
0.033Si
1
0.013W
1
0.045Ni
1
0.012Co
C
(8)
Ms
795
5500[C]
45[Mn]
35[V]
30[Cr]
20[Ni]
16[Mo]
8[W]
5[Si]
6[Co]
15[Al]C
(9)
Ms
525
350[C
0.05]
45[Mn]
35[V]
30[Cr]
20[Ni]
16[Mo]
8[W]
5[Si]
6[Co]
15[Al]C
7
(10)MxK
474[C]33[Mn]
17[Ni]
17[Cr]21[Mo]
Ms,K
561;M10,K
551
3;M50,K514
9;
M90,K
561;Mf,K
346
15;
(11)FeMs合金马氏体转变终3点:
Mf
650560C273C
6.马氏体形成量与形式温度的关系(工业用钢)
(1)M100Ms21515C
(2)
M90
Ms
103
10C
(3)
M50
Ms
47
9C
(4)M10Ms103C
十、常用钢的热处理回火方程式(50种)(黄春峰,热加工工艺,1993,
NO.3)
使用说明:
(1)钢村原材料化学成分及力学性能应符合国家技术标准要求
(GB.YB等),最大外径(或有效厚度)接近或小于临界直径;
(2)在淬火温度、回火时间与定值的条件下,回火方程仅适用于常规淬火、回火工艺;不可用于亚温淬火、复合热处理、形变热处理工艺等;
(3)在热处理过程中,还应选择正确的淬火介质,使冷却能力满足工艺要求;钢材要按要求预备热处理;除高速钢外,一般仅进行一次回火;
(4)考虑到随机因素影响,钢材热处理后,回火实际硬度和温度与
8
计算所得数据允许误差为≤5%;
(5)H1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
HRC,H2
HB,H3
30#
855
C/水
40#
835
C/水
45#
840
C/水
50#
825
C/水
60#
815
C/水
#
810
C/水
65
20Mn
900
C/水
20Cr
890
C/油
865C/油
12CrZNi4
865C/油
HV,H4
HRA
H1
42.5
1
20
T
H1
65
1
T
15
H1
62
1
9000
T2
H1
70.5
1
T
12
H1
74
2
25T
H1
78.3
1
T
12
H4
85
1
20T
H1
50
2
T
25
H1
72.5
3
40
T
(T≤400C)
H167.5120T
(T>400
C)
10
18CrZNi4W
850
C/油
H1
48
5
T2
120000
11
18CrZNi4A
870
C/油
H1
48
5
T2
80000
12
20CrMnTiA
870
C/油
H1
48
1
T2
16000
13
30CrMo
880
C/油
H1
62.5
1
T
16
14
30CrNi3
830
C/油
H1
600
1
T
2
15
30CrMnSi
880
C/油
H1
62
2
T
45
16
35SiMn
850
C/油
H2
540
5
8T
9
17
35CrMoV
850
C/油
18
38CrA
850
C/油
930C/油
1938CrMoAlA
930C/油
20
40Cr
850
C/油
21
40CrNi
850
C/油
22
40CrNiMo
850
C/油
23
50Cr
835
C/油
24
50CrVA
850
C/油
25
55SiMoV
850
C/油
26
55SiMnMoV
870
C/油
27
60SiZMn
860
C/油
28
65Mn
820
C/油
29
T7
810
C/水
30
T8
800
C/水
31
T10
780
C/水
32
T12
780
C/水
33CrMn840C/油
H2637.5
2
5
T
H150.915
28
104T2
H164110T
(T≤550C)
H195110T
(T≥550C)
H1
75
3
T
40
H1
63
3
T
50
H1
62.5
1
T
20
H1
63.5
3
T
55
H1
73
1
T
14
H1
60
3
T
50
H1
61
1
T
25
H1
68
1
T2
11250
H1
74
3
T
40
H1
77.5
1
12T
H1
78
1
T
80
H1
82.7
1
11T
H1
72.5
1
T
16
H1
67
1
T
30
(100C≤T≤400C)
10
34CrWMn830C/油
980C/油
35Cr12
980C/油
36Cr12MoV1000C/油
970C/油
37Cr12Mo
970C/油
383CrZW8V1150C/油
870C/油
398Cr3
870C/油
40
8CrV
950
C/油
41
9Cr3Si
865
C/油
42
5CrNiMo
855
C/油
43
5CrMnMo
855
C/油
H169125T
H164180T
(T≤500C)
H1107.5
1
T
10
(T>500C)
H1651100T
(T≤500C)
H385012T
(T≤500C)
H3126747T
(T>500C)
H317502T
(T≤600C)
H1687150T
(T≤520C)
H114815T
(T>520C)
H3
800
5
T
9
H1
69
1
T
30
H1
72.5
1
T
16
H1
69
1
T
30
11
44
W18Cr4V
1280
C/油
45
GCr15
850
C/油
1040C/油
461Cr13
1040C/油
472Cr131020C/油
483Cr131020C/油
494Cr131020C/油
501Cr17Ni21060C/油
1060C/油
519Cr18
1060C/油
H1
933
31250
T2
H1
733
2
3
T
H1
41
1
T
100
(T≤450C)
H1
1150
3
20
T
(450C≤T≤620
C)
H1
150
1
5
T
(T≥550C)
H162
5
104T2
6
(T≥350C)
H1
68.5
20
2110
4
T
2
(T≥400C)
H160120T
(T≥400C)
H162150T
(T≤450C)
H183