保温时间,这个问题比较复杂,一般由试验确定,但也有个经验公式:
t = αKD
t—保温时间(min)
α—加热系数(min/mm)
K—工件加热是的修正系数
D—工件的有效厚度(mm)
工件有效厚度的计算原则是:薄板工件的厚度即为其有效厚度;长的圆棒料直径为其有效厚度;正方体工件的边长为其有效厚度;长方体工件的高和宽小者为其有效厚度;带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L为工件的长度)处的直径;带有通孔的工件,其壁厚为有效厚度.
加热时间还与工件在炉内的排布方式有关
工件在炉内的排布方式与加热修正系数之间的关系
上图所示为工件在炉内的排布方式与加热修正系数之间的关系.由图可以看出,工件在炉内四面都可被加热时,修正系数最小(为1),而当堆积摆放时,修正系数最大(等于4),修正系数越大,则工件所需的加热时间越长.
加热系数α与钢材的化学成分、炉子温度、炉内所用的介质、有无预热等因素有关。
在中温加热温度范围内,加热系数α的数值如下表所示:
K =1
K =1
K =1.4
K =4
K =2.2
K =2
K =1.8
K =1
K =2
K =1.4
K =1.3
注:b为达到预热温度(550-650℃)时的加热系数。
对于高合金钢、高速钢、高合金模具钢的淬火加热保温时间则要适当延长,以保证碳化物的溶解和奥氏体化。
在所有工具钢中,高合金钢需用保温的时间最长。
然而这类钢的保温时间在很大程度上取决于淬火温度。
一般来说,为了在淬火时获得合适的硬度,对于淬火温度要求有一定的保温时间。
保温时间太短,由于溶入奥氏体中碳和合金量不足,使得淬火硬度偏低;保温时间过长,淬火后将有较多的残留奥氏体,也将使硬度降低。
建议保温时间为0.5-0.8min/mm。
热作模具钢,常加热到1000℃以上,以使碳化物溶入奥氏体中。
在这样高温下淬火,晶粒长大速度很快,因此,要严格控制保温时间。
在盐浴炉中加热时,正常的保温时间为20-30min。
在保温时间内,应使工件透烧,并保证基本完成向奥氏体的组织转变。
一般来说,这是保温时间的最低限度。
过长的保温时间,不仅耗费能源,增加氧化脱碳的深度,降低生产效率,而且有过热的可能性,增加淬裂的趋势。
传统工艺中的保温时间过长,实无必要。
通常,保温时间包括工件表面加热到炉子温度所需的时间、透烧时间及完成内部组织转变所需时间。
钢的加热温度超过Ac1点,钢中的组织转变包括珠光体向奥氏体的转变,碳化物的溶解和奥氏体均匀化。
通常淬火加热温度在Ac1点50℃以上(合金钢更高)。
在这一温度范围内,珠光体的奥氏体化可充分完成,无需保温。
碳化物及奥氏体均匀化是一个扩散过程。
对于碳钢及低合金钢,碳化物溶解及奥氏体均匀化所需时间都很短。
为此,不必过分延长工件在炉中的停留时间。
因此,对于碳钢和低合金钢,可以去除淬火保温时间中的“透烧时间”和“组织均匀化时间”,仅保留工件表面加热到工艺温度时间,即采用“零”保温淬火。
这样可在保证零件性能的前提下,缩短工艺周期,减少淬火裂纹。
摘自.金属热处理缺陷分析及案例.王广生编著
机械工业出版社。