干貨!熱處理加熱保溫時間的369法則
  發布時間:2020年11月06日 點擊數:

本文介紹了用于熱處理加熱時保溫時間的簡單計算法則——369法則,實際生產表明,該369法則的實行有助于提高產品質量、提高生產率、降低生產成本、簡化工藝。該法則包括各種金屬材料加熱保溫時的369法則,真空熱處理的預熱、加熱、保溫時的369法則,以及用于密封箱式多用爐熱處理加熱保溫的369法則。

 

一、各種金屬材料在空氣爐中加熱淬火保溫的369法則

1.碳素鋼和低合金鋼(45#、T7、T8等)

傳統的碳素鋼淬火加熱時間的計算公式:T=K•αD

式中,T——加熱時間min;

K——反映裝爐狀況的修正系數,通常在1.0~1.3范圍內選取;

α——加熱系數,一般在0.7~0.8min/mm;

D——工件有效厚度。

 

在實際生產中,一般也根據經驗和工件有效厚度(mm)來計算保溫時間。例如某45#鋼工件的有效厚度為60mm,在空氣爐中加熱淬火保溫時間大約是爐溫到溫后再保溫60min,即工件的每1mm有效厚度加熱1min,這是對于單件加熱。對于大批量生產,一爐裝入很多工件,就只有根據實際經驗延長保溫時間或通過窺視孔,觀察工件透燒后再保溫一定的時間。經驗證明,如果按照369法則,對于碳素鋼,保溫時間僅需原傳統保溫時間的30%即可。例如,對于采用箱式爐加熱60mm直徑的45鋼工件,其保溫時間公需60min×30%=20min。

 

2.合金結構鋼(40Cr、40MnB、35CrMo)

因為合金結構鋼中添加了一些合金元素,在加熱保溫過程中為使碳化物均勻化需要一定的時間。根據369法則,合金結構鋼加熱的保溫時間可以是原來傳統保溫時間的60%。例如用傳統的公式計算的40Cr的保溫時問如果為100min,根據369法則,新的保溫時問為:100min×60%=60min。

 

3.高合金工具鋼(9SiCr、CrWMn、Crl2MoV、W6、W8等)

對于這些合金元素含量較高的鋼種,合金碳化物較多,因此需要較長的保溫時間,使其均勻化。369法則的保溫時間是原來傳統保溫時間的90%。

 

4.特殊性能鋼(不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等)

這些鋼種的369法則可按照合金工具鋼的公式計算。即以傳統公式計算的加熱保溫時間×90%作為保溫時間。

 

5.預熱淬火

對于大型工件(有效直徑≥1m)調質處理的預熱保溫時問的369法則為

即    T1=3D

T2=6D

T3=9D

式中:T1為第一次預熱時間/h;T2為第二次預熱時間/h;T3為最終保溫時間/h;D為工件有效厚度/m。

 

對于直徑φ475~1030mm的大型鍛件,淬火加熱時應該有一次或二次預熱保溫,并且階梯加熱時,最大溫差出現在400~560℃和800~850℃,在這兩個溫度范圍內的保溫時間也適用預熱淬火的369法則。實際生產證明,對于空氣爐加熱的中小零件(有效尺寸≤500mm),預熱和加熱時的保溫時間也可按369法則計算。

 

二、真空加熱保溫時的369法則

傳統的真空爐加熱保溫時間的計算公式如下所示

T1=30+(1.5~2)D

T2=30+(1.0~1.5)D

T3=20+(0.25~0.5)D

式中:D為工件有效厚度/m;T1為第一次預熱時間/min;T2為第二次預熱時間/min;T3為最終保溫時間/min。

 

保溫時間還與裝爐量的大小有關,真空爐的加熱保溫時間與裝爐量、工件有效厚度等因素之關系的經驗公式如下:

 

T真1=T真2=T真3=O.4×G(kg)+D(mm)

式中:G為裝爐工件凈重量/kg,其它符號意義與以前各式相同。該式是基于裝爐量在100~200kg左右,工件有效尺寸在100mm左右。

 

工件尺寸基本相同,擺放整齊,并留有一定空隙(擺放空隙<d)時,按下式計算之:< span=""></d)時,按下式計算之:<>

G≤300kg:T真1=T真2=T真3=30+D

G=301—600kg:T真1=T真2=T真3=(30—60)+D

G=601—900kg:T真1=T真2:T真3=(60—90)+D

G≥901kg:T真1=T真2=T真3=90+D

式中:G為裝爐總重量,包括工件、料筐、料架及料盤的所有重量(kg);D為工件有效直徑(mm)。

 

對于變形要求嚴格的工模具,因為真空爐在低溫時傳熱速度較慢,第一次預熱保溫時,若時間太短則工件表面和心部的溫差太大,可能會造成工件熱應力變形。因此,第一次預熱時間應取上限值,第二次預熱取中限值,最終熱處理取下限值。對于普通合金結構鋼工件或變形要求不太嚴格的工件,第一次預熱的時間可以取下限值,而在最終加熱時取上限值。對于一次僅裝一件的大型工件,因為其受熱均勻,傳熱較快,透燒較好,第一次和第二次預熱時可以取下限,最終加熱時,則根據實際要求取中限或上限。這樣不但保證了工件熱處理后的質量要求,也大大節約了加熱時間,降低了生產成本。

 

三、密封箱式多用爐的369法則

工件在密封箱式爐中加熱的熱效率比真空爐高,故其369法則的參數可以按真空爐369法則中的下限選取,即

G=301—600kg:T真1=T真2=T真3=30+D

G=601—900kg:T真1=T真2=T真3=60+D

G≥901kg: T真1=T真2=T真3=90+D

 

 

 

來源:知鋼公眾號

 

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