温度补偿计算公式_钢材的基本计算公式(下)
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法律顾问:赵建英律师
钢的热处理工艺设计经验公式
01 钢的热处理
1.1正火加热时间
t=KD |
|
t |
加热时间 |
D |
工件有效厚度(mm) |
K |
加热时间系数(s/mm) |
K值的经验数据 |
|||
加热设备 |
加热温度(℃) |
碳素钢K/(S/mm) |
合金钢K(S/mm) |
箱式炉 |
800~950 |
50~60 |
60~70 |
盐浴炉 |
800~950 |
12~25 |
20~30 |
1.2正火加热温度
根据钢的相变临界点选择正火加热温度 |
|
低碳钢 |
T=Ac3+(100~150℃) |
中碳钢 |
T=Ac3+(50~100℃) |
高碳钢 |
T=Ac3+(30~50℃) |
亚共析刚 |
T=Ac3+(30~80℃) |
共析钢及过共析钢 |
T=Acm+(30~50℃) |
1.3淬火加热时间
t=a×K×D(不经预热) |
|
t=(a+b)×K×D(经一次预热) |
|
t=(a+b+c)×K×D(经二次预热) |
|
t |
加热时间(min) |
a |
到达淬火温度的加热系数(min/mm) |
b |
到达预热温度的加热系数(min/mm) |
c |
到达二次预热温度的加热系数(min/mm) |
K |
装炉修正系数 |
D |
工件的有效厚度(mm) |
在一般的加热条件下,采用箱式炉进行加热时,碳素钢及合金钢a多采用1~1.5min/mm;b为1.5~2min/mm(高速钢及合金钢一次预热a=0.5~0.3;b=2.5~3.6;二次预热a=0.5~0.3;b=1.5~2.5;c=0.8~1.1),若在箱式炉中进行快速加热时,当炉温较淬火加热温度高出100~150℃时,系数a约为1.5~20s/mm,系数b不用另加。若用盐浴加热,则所需时间,应较箱式炉中加热时间少1/5(经预热)至1/3(不经预热)左右。
工件装炉修正系数K |
|
工件装炉方式 |
修正系数 |
t030111.1 |
1.0 |
t030111.3 |
2.0 |
t030111.5 |
1.3 |
t030111.7 |
1.0 |
1.4淬火加热温度
亚共析钢的淬火加热温度 |
Ac3+(30~50℃) |
共析和过共析钢 |
Ac1+(30~50℃) |
合金钢的淬火加热温度 |
Ac1(或Ac3)+(50~100℃) |
1.5回火加热时间
对于中温或高温回火的工件,回火时间是指均匀透烧所用的时间 t=aD+b |
|
t |
回火保温时间(min) |
D |
工件有效尺寸(mm) |
a |
加热系数(min/mm) |
b |
附加时间,一般为10~20min |
盐浴的加热系数为0.5~0.8min/mm; 铅浴的加热系数为0.3~0.5min/mm; 井式回火电炉(RJJ系列回火电炉)加热系数为1.0~1.5min/mm 箱式电炉加热系数为2~2.5min/mm |
1.6回火加热温度
T=200+k(60-x) |
|
x |
回火后硬度值(HRC) |
k |
待定系数,对于45钢,x>30,k=11 |
大量试验表明,当钢的回火参数P一定时,回火所达到的工艺效果—硬度值或力学性能相同。因此,按传统经验式确定回火参数仅在标准态(回火1h)时方可使用,实际生产应用受到限制。
为了解决上述问题,将有关因素均定量表达,文献中导出如下回火公式:
(1) 在200~400℃范围: HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036 |
|
(2) 在400~600℃范围: HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023 |
|
T |
回火温度℃ |
t |
回火时间min |
对比可以看出影响回火效果的主要因素是T和t能较好,较真实地反映出实际工艺参数的影响,定量地表达了不同温度区间回火硬度的变化特征。
02 钢的淬火冷却时间计算
钢预冷淬火时空气预冷时间ty(s) |
|
ty=12+(3~4)D |
|
D |
淬火工件危险截面厚度(mm) |
钢Ms点上分级冷却时间tf(s) |
|
tf=30+5D |
03 钢的淬火硬度的计算
钢终端淬火试验时,距试样顶端4~40mm范围内各点硬度H4~40(HRC) |
|
H4~40=88C1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni1/2+16Mn1/2+35Mo1/2+5Si1/2-0.82G-20E1/2+2.11E-2 |
|
E |
到顶端距离(mm) |
G |
奥氏体晶粒度 |
钢的最高淬火硬度,即淬火钢获得90%马氏体时的硬度Hh(HRC) |
|
Hh=30+50C |
|
钢的临界淬火硬度,即淬火钢获得50%马氏体时的硬度H1(HRC) |
|
H1=24+40C |
|
钢淬火组织为马氏体时的硬度HVM |
|
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM |
|
钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVB |
|
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo) |
|
钢淬火组织为珠光体-铁素体的硬度HVPF |
|
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) |
04 钢回火后硬度的计算
钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVM |
|
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) |
|
PB |
回火参数(回火温度×回火时间),此处加热时间为1h |
钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVB |
|
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) |
|
钢回火后硬度回归方程 |
|
HRC=75.5-0.094T+0.66CM |
|
T |
回火温度(℃) |
CM |
钢的含碳量或碳当量(%) |
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 |
|
45钢回火后硬度回归方程 |
|
HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.0036 20≤T≤400 |
|
HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014 400≤T≤600 |
|
t |
回火时间(min) |
05钢的回火温度的估算(使用于碳素钢)
T=200+k(60-x) |
|
x |
回火后硬度值(HRC) |
k |
待定系数,对于45钢,x>30,k=11;x≤30,k=12 |
06由钢的化学成分估算力学性能
6.1求屈服比(屈服极限σs/抗拉强度σb)
油液淬火调质σs/σb(%) |
σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Mo≤0.5%,Ni≤5%,V≤0.25% 材料适用直径在φ150~200mm |
空气淬火调质钢σs/σb(%) |
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V |
6.2求抗拉强度σb(9.8×MPa)
调质钢 |
|
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V 适用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2% |
|
普通正火及退火钢 |
|
σb =20+100CM |
|
热轧钢 |
|
σb=27+56CM |
|
锻钢 |
|
σb=27+50CM |
|
铸铁 |
|
σb=27+48CM |
|
CM |
钢的碳当量 |
CM=[1+0.5(C-0.20)]C+0.15Si+[0.125+0.25(C+0.20)Mn]+[1.25-0.5(C-0.20)]P+0.20Cr+0.10Ni |
机加工常用计算公式
术语和单位
Dm |
加工直径(mm) |
Vc |
切削速度(m/min) |
n |
主轴转速(r/min) |
Tc |
加工时间(min) |
Qz |
金属去除量(cm3/min) |
Im |
加工长度(mm) |
Pc |
有效功率(kW) |
Kc0.4 |
切削厚度为0.4mm时的单位切削力(N/mm2) |
fn |
每转进给量(mm/r) |
kr |
主偏角(度) |
Rmax |
表面粗糙度(μm) |
rε |
刀片刀尖半径(mm) |
ap |
切削深度(mm) |
公式
切削速度(m/min) |
Vc=π×Dm×n/103 |
主轴转速(r/min) |
n=vc×103/(π×Dm) |
金属去除量(cm3/min) |
Qz=vc×ap×fn |
所需功率(kW) |
Pc=vc×ap×fn×kc0.4/60×103(0.4/fn×sin kr)0.29 |
加工时间(min) |
Tc=Im/fn×n |
表面粗糙度(μm) |
Rmax=fn2/ rε×125 |
刀尖R补偿公式 |
Z=R-R*tan(a/2) X=Z*tan(a) |
01常用车削加工计算公式
● 切削线速度Vc(m/min)
Dm:加工直径,单位(mm)
n:主轴转速,单位(rpm)
● 主轴转速 n (rpm)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
Dm:加工直径,单位(mm)
金属去除率 Q (cm3/min)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
ap:切深(吃刀量),单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
净功率 Pc (kW)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
ap:切深(吃刀量),单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
加工时间 Tc (min)
Im:加工长度,单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
n:主轴转速,单位(rpm)
● 特定切削力 Kc(N/mm2)
kc1:特定切削力,适用于hm= 1 mm
hm:平均切屑厚度,单位(mm)
mc:实际校正系数hm
γ0:切屑前角
02常用铣削加工计算公式
03常用孔加工计算公式
End
来源:材易通(ID:matlinkcn)供稿,感谢
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