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。369 法则的保温时间是原来传统保温间的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%作为保温时问。
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=3D(2)
T2 =6D(3)
T3=9D(4)
式中:T1 为第一次预热时间/h ;
T2 为第二次预热时问/h ;
T3 为最终保温时间/h ;
D 为工件有效厚度/m 。
对于直径φ475~1030mm 的大型锻件,淬火加热时应该有一次或二次预热保温,并且阶梯加热时,最大温差出现在400~560℃和800~850℃,在这两个温度范围内的保温时间也适用预热淬火的369法则。实际生产证明,对于空气炉加热的中小零件(有效尺寸≤500mm),预热和加热时的保温时间也可按369 法则计算。
二、真空加热保温时的369 法则
传统的真空炉加热保温时问的计算公式如下所示
T1=30+(1.5~2)D(5)
T2=30+(1.0~1.5)D(6)
T3=20+(0.25~0.5)D(7)
式中:D 为工件有效厚度/m ;
T1 为第一次预热时间/min ;
T2 为第二次预热时间/min ;
T3 为最终保温时间/min 。
保温时间还与装炉量的大小有关,真空炉的加热保温时间与装炉量、工件有效厚度等因素之关系的经验公式如下:
T 真1=T 真2=T 真3=O.4×G(kg)+D(mm)(8)
式中:G 为装炉工件净重量/kg ,其它符号意义与以前各式相同。该式是基于装炉量在100~200kg 左右,工件有效尺寸在100mm 左右。
工件尺寸基本相同,摆放整齐,并留有一定空隙(摆放空隙<D)时,按下式计算之:
G≤300kg :T 真1=T 真2=T 真3=30+D(9)
G=301—600kg :T 真1=T 真2 =T 真3=(30—60)+D(10)
G=601—900kg :T 真l=T 真2:T 真3=(60—90)+D(11)
G≥901kg :T 真1=T 真2=T 真3=90+D(12)
式中:G 为装炉总重量,包括工件、料筐、料架及料盘的所有重量(kg);
D 为工件有效直径/mm) 。
对于变形要求严格的工模具,因为真空炉在低温时传热速度较慢,第一次预热保温时,若时间太短则工件表面和心部的温差太大,可能会造成工件热应力变形。因此,第一次预热时间应取上限值,第二次预热取中限值,最终热处理取下限值。对于普通合金结构钢工件或变形要求不太严格的工件,第一次预热的时间可以取下限值,而在最终加热时取上限值。对于一次仅装一件的大型工件,因为其受热均匀,传热较快,透烧较好,第一次和第二次预热时可以取下限,最终加热时,则根据实际要求取中限或上限。这样不但保证了工件热处理后的质量要求,也大大节约了加热时间,降低了生产成本。
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