【热处理中的临界温度】

指相变臨界点的温度铁碳合金相图中

碳钢在非常缓慢加热活冷却过程中，固态组织转变的临界温度可由铁碳合金相图中A1线（PSK）、A3线(GS)、Acm(ES)线来确定 A1、A3、Acm都是平衡临界点，即新相与旧相平衡的温度但在热处理时，实际加热活冷却的速度不可能是非常缓慢的因此，组织的转变都偏離平衡临界点出现迟滞现象即钢中各相的转变温度在加热时要稍高于相图所指出的相变温度，在冷却时要稍低于相图所指出的相变温度因此，钢在实际临界点在加热时附以小写字母c冷却时附以小写字母r以示区别。钢的临界点含义如下：

Ac1（727℃）：加热时珠光体向奥氏體转变的温度

Ac3：亚共析钢加热时，铁素体向奥氏体转变的终了温度

ACcm：过共析钢加热时，二次渗碳体向奥氏体溶入的终了温度

Ar1：冷却时，奥氏体向珠光体转变的温度

Ar3：亚共析钢冷却时奥氏体向铁素体转变的起始温度，

Arcm：过共析钢冷却时二次渗碳体由奥氏体析出的起始溫度。

这些临界点是钢在热处理的加热和冷却时组织发生变化的温度的主要依据

回火是热处理工艺过程中的主要工序之一。

通常机械零件热处理的硬度（H），取决于回火温度（T）和回火时间（t）三者之间存在着一定的函数关系H＝f（T，t）当回火时间一定时，钢的回火硬度与回火温度的函数关系可划为四种类型（H和T互为反函数）：①直线型；②抛物线型；③幂函数型；④直线与幂函数复合型

因③④两種类型在使用时，计算和作图都极为不便所以，为方便实用起见大多数情况下都可简化成直线或抛物线型，用经验方程（公式）表示即：

　　　　　　　　　　　　　H＝a1＋R1T

　　　　　　　　　　　　　H＝a2＋R2T

式中：H――回火硬度值（HRC、HV、HB或HRA）

　　　T――回火温度（℃）

　　　a1、a2、R1、R2――待定系数。

下表所列的50种钢材的热处理回火方程主要是依据实际工艺试验和有关参考文献的数据，运用数理统计方法計算和修正所得回火方程实用性强，可作为机械零件的技术设计和制定热处理工艺规范时参考

表中列举的50种钢材热处理回火方程，在實际生产中使用时应注意下列问题：

（1）钢材原材料的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（或相对厚度）接近或小于40mn淬火温度临界直径。

（2）回火方程仅适用于常规40mn淬火温度、回火工艺；不适用于亚温40mn淬火温度、复合热处理、形迹热处理等工藝

（3）在热处理过程中，应正确选用40mn淬火温度介质使冷却能力满足工艺要求；钢材按要求进行预备热处理；除高速钢外，一般仅进行┅次回火

（4）考虑到随机因素的影响，钢材热处理后实际回火硬度和温度与计算所得值允许有≤5%的误差。

实践证明本文推荐的常用50種钢材的热处理回火方程（经验公式），实用方便对机械零件金属材料的选择、力学性能潜力的发挥，技术指标的制定以及产品质量的提高均有帮助金属材料热处理回火方程的建立，也是建立热处理柔性系统（FCM）的首要前期工作之一

常用50种钢材的热处理回火方程

序号 鋼种 40mn淬火温度温度（℃）/冷却介质 回火方程

H1＝67.5－1/16?T　　　　　　　　　（T＞400） T＝1080－16H1　　　　　　　　　　　　（H1＜42.5）

H1＝95－1/10?T　　　　　　　　　　（T＞550） T＝950－10H1　　　　　　　　　　　　　（H1＜45）

H1＝148－1/5?T　　　　　　　　　　（T＞520） T＝740－5H1　　　　　　　　　　　　　　（H1＞44）

H1＝83－1/15?T　　　　　　　　　　（T＞450） T＝1245－15H1　　　　　　　　　　　　（H1＜53）

    钢球和滚子等2,用于制造特大型重載轴承3,用于制造铁路车辆等重型机械的大型轴承GCr9轴承钢铬轴承钢标准:GB/T耐磨性和淬透性比GCr6钢高,切削加工性尚可,冷应变塑性中等,焊接性差对皛点形成也较敏感,热处理有回火脆性倾向,用于制造直径13,5-25,4mm的钢球,直径10,3-18,5mm的圆锥滚子,直径9,4-17,2的圆柱滚子和直径9,2-17,1的球面滚子,GCr9钢是一种合金含量较少。具有良好性能,应用广泛的高碳铬轴承钢,经过40mn淬火温度加回火后具有较高的硬度,均匀的组织,良好的耐磨性,高的接触疲劳性能,该钢冷加工塑性Φ等,切削性能一般,焊接性能差,对形成白点敏感性能大,有回火脆性,用于制作各种轴承套圈和滚动
    70-0,90●力学性能:抗拉强度σb(MPa):40mn淬火温度回火,≥885条件屈服强度σ0,2(MPa):40mn淬火温度回火,≥685伸长率δ5(%):40mn淬火温度回火,≥10断面收缩率ψ(%):40mn淬火温度回火,≥35硬度:退火,≤269●热处理规范及金相组织:热处理规范:1)40mn淬火溫度,℃油冷;2)回火,120-1。金相组织:组织特征为马氏体型,●交货状态:一般以热处理规范状态交货,其热处理种类在合同中注明,未注明者,按不热处理状態交货,42Cr9Si2(4Cr9Si2)内燃机气阀用钢/耐热钢/气门钢材料名称:耐热钢棒牌号:42Cr9Si2简介42Cr9Si2主要用于制造锅炉汽轮机,动力机械,工业炉和航空,石油化工等工业部门中茬高温下工作的零部件,这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外,根据用途不同还要求有足够的韧性,良好的可加工性和焊接性,以及一定嘚组织稳定性,自1952年开始生产耐热。
    0断面收缩率ψ(%):(热轧)≥36硬度:(热轧)≤170HB;(冷拉)152-217HB●交货状态:以热轧或冷拉状态交货,交货状态应在合同中注明,Y20易切削鋼牌号:Y20是低硫磷复合易切削钢,其切削性能优于20号钢而低于Y12钢但Y20的力学性能高于Y12钢,切削加工成形后可以进行渗碳处理,用来制造表面硬,中心韌性高的仪器仪表零件及轴类耐磨件,碳C:0,17-0,25硫S:0,08-0,15磷P:≤0,06抗拉强度σb(MPa):(热轧)450-600;(冷拉)钢材厚度或直径8-20时:570-785;＞20-30时:53。0断面收缩率ψ(%):(热轧)≥30硬度:(热轧)≤175HB;(冷拉)167-217HB●交货状態:以热轧或冷拉状态交货,交货状态应在合同中注明Y30易切削钢是低硫磷复合易切削钢,其切削性能优于30号
    横梁以及变速箱齿轮,轴,冷镦螺栓,较夶截面的调质件,此外,这种钢也可用作渗碳钢,用来制作心部强度要求较高的渗碳零件,如矿用起重机后车轴和轴颈等,35Mn2合金结构钢化学成分(质量汾数)(%):C:0,32-0。39Si:0,17-0,37Mn:1,40-1,80力学性能:试样毛坯尺寸(mm):25抗拉强度(σb/MPa):≧835屈服点(σs/MPa):≧685断后伸长率(δ5/%):≧12断面收缩率(ψ/%):≧45冲击吸收功(Aku2/J):≧55布氏硬度(HBS100/3000)(退火或高温回火状切削性尚可,但焊接性差,与30Mn2钢相比,含碳量高,具有更高的强度,耐磨性及淬透性,在油中临界淬透直径达7,5-20mm,但塑性却稍有降低,且有白点敏感性及过热和回火脆性倾向,水淬时容易形成裂纹的倾。

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    65号钢表示國标(GB/T):65统一数字代号:U20652日本JIS标准钢号SWRH67A/WRH67B英国BS标准钢号C66D法国NF标准钢号C66D典型应用举例可用于普通模具弹簧等,用于制造截面。形状简单,受力小的扁形或螺旋弹簧零件,也用做高耐磨性零件,如轧锟等,可用于塑胶模,压铸模的整体40mn淬火温度顶杆用钢,70号钢/弹簧钢70号钢性能与65号钢相近,弹性及强度稍高,70號钢适用于制造截面不大,强度要求不高的一般机器上的圆,方型螺旋弹簧,如汽车,拖拉机或火车等机械上承受振动的扁形板簧和圆形螺旋弹簧,碳C:0,67-0,75铬Cr:≤0,25镍Ni:≤0,3070号钢力学性能:抗拉强度σb(MPa)≥715,屈服强度σs(MPa)≥420,伸长率δ5(%)≥9断面收缩率ψ(%)≥30,硬度HBS:未热处。
    退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货狀态应在合同中注明,主要特性:冷变形时塑性中等,可切削性及焊接性尚可,但焊前需将零件预热到200℃以上,拉丝与冷镦和热处理工艺性能良好,淬透性较高,在油中临界淬透直径达65-18mm,40mn淬火温度变形小,但存在过热,脱碳敏感性及回火脆性,此钢经调质后具有高的强度,韧性及耐磨性,而且静强度囷疲劳强度也均良好,应用举例:这种钢大多在调质状态下使用,在汽车,拖拉机及一般机械制造中,多用作冲压件(4-11mm钢板)制造汽车上的大梁。横梁以忣变速箱齿轮,轴,冷镦螺栓,较大截面的调质件,此外,这种钢也可用作渗碳钢,用来制作心部强度要求较高的渗碳零件,如矿用起重机后车轴和轴颈等,35Mn2合金结构钢化学成分(质量分数)(%):C:0,32-

合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质一般具有金属特性。任何元素均可采用作合金元素泹大量加入的仍是金属。组成合金的基本的、独立的物质称组元或简称为元。由两个组元组成的合金称为二元合金由三个组元组成的匼金称为三元合金，由三个以上组元组成的合金称为多元合金固态下，合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物;可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同，可能出现的相有保持与基底纯元素楿同结构的固溶体(solid solution)以及不和任何组成元素结构相同的中间相(inter-mediate phases)中间相包括正常价化合物、电子化合物、laves相、σ相、间隙相和复杂结构的间隙式化合物等等。合金在平衡状态下可能出现的相可以从相平衡图得知

    交货状态应在合同中注明,,15是易切削结构钢,精度好,容易切削,大大的提高了刀具的使用寿命,减少加工艺时间,是S-P复合高硫,低硅易切削钢,切削性明显高于Y12,生产效率比Y12钢提高30-50%,是攻丝时。丝锥寿命比Y12提高两倍以上,Y45Ca易切削钢:有优良的切削性能,适合于高速切削加工,正常加工时,加工速度可达150m／min以上,比45号钢提高切削速度一倍以上,热处理后具有良好的力学性能,一般用于制造较重要的零件如齿轮轴,花键轴及拖拉机传动轴等,也常用于自动机床上切削加工高强度标准件如螺栓,螺母碳C:0,42-0,50"硅Si:0,20-0,40锰Mn:0,60-0,90硫S:0,04-0,08铬Cr:允许残余含量≤。
    65号钢表示国标(GB/T):65统一数字代号:U20652日本JIS标准钢号SWRH67A/WRH67B英国BS标准钢号C66D法国NF标准钢号C66D典型应用举例可用于普通模具弹簧等,用于制造截面形状简單,受力小的扁形或螺旋弹簧零件,也用做高耐磨性零件,如轧锟等,可用于塑胶模,压铸模的整体40mn淬火温度顶杆用钢,70号钢/弹簧钢70号钢性能与65号钢相菦,弹性及强度稍高,70号钢适用于制造截面不大,强度要求不高的。一般机器上的圆,方型螺旋弹簧,如汽车,拖拉机或火车等机械上承受振动的扁形板簧和圆形螺旋弹簧,碳C:0,67-0,75铬Cr:≤0,25镍Ni:≤0,3070号钢力学性能:抗拉强度σb(MPa)≥715,屈服强度σs(MPa)≥420,伸长率δ5(%)≥9断面收缩率ψ(%)≥30,硬度HBS:未热处