淬火钢的回火曲线与计算回火温度的经验公式

1、淬火钢的回火曲线与计算回火温度的经验公式主兴渾毎一种淬火训都有i条自己所固有的回火曲线。那末毎条回火曲线的走向怎样？它 应具有一些什么特征？碳钢、低合金钢和高合金钢的回火曲线之间右些什么共同性的东 西和不同性的东西?它们之间又有些什么样的内花联系？这是制定合理的回火工艺时必须 研究的问题。冋火曲线的待征是由便度，冋火温度和钢的化学成份之间的内在联系所决定的。我 们试图在一定的钢种范稠内，在化学成份一定的前提F,通过有限的试验，对换度和回 火温度之间理立一冲简惟的近似的数学关系，以便于制定生产工艺的参考。为此，我们对一些钢种进行了冋火试验，并根据统计数据岡出了回火曲线（各种钢 的回火曲线见图1一

2、44,略。通过分析、对比，从中归纳总结出简单的经验公式。这 个公式可以川于確钢，低合金钢和高合金钢回火温度的计算。一、回火曲线的走向与特征回火本身就是淬火钢低于AC i的再加热。一般来说，硬度是随着回火温度的升离 而降低。但肖出现二次硬化时，硬度还要略微斤烏。在回火转变的全过程中，砸度并不 是随着回火温度的升高而按比例的F降，而是一条回火iih线分成了两个明城的转变阶 段，即一个低温转变阶段，一个窩温转变阶段。低温转变阶段硬度近似地按直线缓慢下 降，高温转变阶段换度近似地按直线急剧下降。碳钢在回火转变过程中的共同点是：由室温至2509左右时硬度变化很小，对样確 钢來说，在100乜左右时出现二次

3、硬化，然后则开始了高温转变阶段。为了简化和便于综合性地分析合金元素在回火转变过程中对冋火曲线的走向和特征 的影咆,我们仍按照钢的习惯分类法，即碳钢、低合金钢和高合金钢三类。钢的化学成 分有上限和下眼的差井和-系列渓差问题（炉子視度的堆确性，测温系统的正确性，换 度计的准确性導。所以不能耍求一个绝对肯定的换度值，而实践中也总是给一个换度 的要求范围（一般是4-5HRC ）o因为我们不是研究一种或几种具体的合金元索在一 种钢中对回火曲线的影响，而是综合性的分析合金元素对回火温度和砸度的影响的规律 性，耍做到既定性而又從满足生产实践需要的前提下也近似定駅地分析。按照这种分类 法基拳上能宦最地反映出?

4、.金元素对冋火曲线影响的规律性,也能保证所总结出的公式 运用到生产实践中的准确性。低合金钢的回火转变过程屮同样存在着两个明臥的转变阶段，所不同于磧帼的是： 对低合金钢来说，高温转变的开始温度比碳钢高，而又都不一样，它与台佥元素的含 虽右关，随着合金元素含撬的增高，高温阶段的开始温度就推迟到也离的温度，恃别是 鸽、钳、帆的影响尤为明显。在再合金钢的回火转变过程中也同样存在看两个明显的转变阶段，所不同的，也就 是窩合金钢所独有的持征，就是在两个转变阶段之间出现砂!显的硬度升高现谊（二次硬 化）。首先是硬度的升窩，然后开始回火的高温转变阶段：幷且低温魅变阶段的温度范 围很大。一条回火曲线的两个明足始

5、扶突阶段，低温無交阶段硬度降低不大（4-5HRC ）0 这是由于在这一阶设中只发生淡化物的析出，所析出的是一些细小的碳化物粒子，而不 发生碳出物的聚集：为此硬度是近似地按直线缓慢降低。而高温转变阶段，已经析出 包播低温阶段析出）的磯化物要进行聚集与长人，囚此硬度是近似地按直线急剧下 降。合金钢中碳化物的聚集过程是按与碳钢相同的规律进行的。大部分的合金元素能对 碗的聚集过程起阻碍怖用，其中碳化物形成元索（钱、鸭、钳）及硅阻碍碳化物聚集过 程。確化物形成元索对聚集过程的影响是由于它们增强了確化物中原子之间的结合力， 使细小的碳化物粒子的溶解过程难以进行。实质上，微小碳化物粒子的溶解过程与粗大 碳化

6、物粒子的进一步长人过程是同时发生和进行的两个相辅相成的转化过程。靠大址微 小琰化物粒子的俳解来保证相对数址较少的要进一步长大的組大碳化物粒子的长大。溶 解的述度愈快，氏大的速度也就愈大。在高温回火阶段，只有微小碌化物粒子的急剧诲 解，才能保证組大碳化物粒子急剧地进一步长大。否则这一过程就不能发生和进行，这 就是高温回火阶段使淬火钢的砸度急剧按直线下降的嫌因。如果我们把一些碳钢的回火曲线放到一个坐标系中（见图45 ）,就会发现髙温阶段 的回火曲线相互平行。同样，各种低合金钢中的冋火曲线之间（见图46）也存在若高温 阶段的和互平行。各种為合金钢（见图47 ）中的高温阶段回火曲线之间也存在若近似平

7、行关系。既然存在着这种平行关系，就说明它们之间是遵循着一定的客观规律进行转变 的。由于这种平行关系的存在，就便于分析它们之间的内在联系。另外，如果我们把40号钢，40Cr钢和4Crl3钢的三条回火曲线放到一个坐标系中 （见图48）,从这三种含碳虽基本相同，而合金元素含杲不同的例中，就会发现它们各 自具有不同的斜率，碳钢的大，低介金钢的较小，高合金钢的则更小。二、计算回火温度的经验公式马氏体的转变是予先注定的，而在什么温度下开始急剧的转变和如何转变又与马氏 体的化学成分有关。随看合金元素含呈的增多，低温转变阶段的温度范围就愈來愈人。 低温转变阶段温度范用的人小，体现的是抗回火能力的陨前。碳钢与合

8、金钢相比，在含 碳娥相同的错况F,合金制悴火后的抗回火能力就比戰钢强，血合金创的抗冋火能力乂 与合金元崇的含册有关，随着合金元素含量的提髙，抗回火能力就愈来愈强。如果我们把回火曲线的滋温转变阶段用一种简单的数学关系近似正确地衣达出來，491994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:ki.nei卜 270) 3_25 ; 4P；; 1457-soa wrrT8”j“/r 仏 丁/3闱幻鬲合伽倂P刃犬曲线仆 0刊2；2；2-兀/ H伦5ZC* 1994-2008 Ch

9、ina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/vvAC* 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/vvA网46处右令饲切火曲班1-(5Cy ; 2-%CrMSi 3WON；Z 4oa&zo 4-gSi闺必 歿佈朋O却、S全钢曲缙比狡4_4O i 2-4JC”3-40/3C* 1994-2008 China Academic Journal Electr

10、onic Publishing House. All rights reserved. http:/vvAC* 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/vvA5t)C* 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/vvA那么就是,t = C KHt一一回火温度C一一温度常数K一一温度系数H一一所要求的硬度值公式来源于冋火曲线。

11、对于每-种具体的钢来说，冋火曲线是不变化.那耒，回火 公式也应该是可靠的。在公式中无论回火温度与硬度如何变化，狙对一种艮体的锅来说C与K应该是一 样的。要进行运算就必須首先确定钺下條一个需要升窩多少温度，也就是要确立 温度系数K。以右号钢为例，由图可知,当45号钢在3009回火时，硬度是48HRC, 而5009回火时，硬度是31HRC，把这两个温度排成一个二元一次联立方程式。则,300 C 二 C 一 K48(1 )500 C 二 C 一 K31(2 )(1) (2)则得 -200C = -17KKul29卯对于45号钢來说，征降低一个硬度单位需要升高129的温度。山干碳钢嵩温阶段的回火曲线相

12、互平行，这样广义地说，就是所冇的啖钢温度系数 K都等于12 C。山干碳钢，低合金钢和高合金钢高温转变阶段冋火曲线的料率不同，所以系数K并 不一样。30CrMnSi A钢(见图15 ),用500乜回火时，俺度是36HRC, 6009冋火 时，碗度是26HRC,同样排成一个联立方程式：5009二 C K36 (1 )6009 二 CK26 (2 )(1) (2)则得一 1009 二-10KK= 109这样30CrMnSiA钢的系数K等于10同样由于低合金钢的高温阶段冋火曲线 相互平行，广义地说，就是所有低合金钢系数K都等于109。窩合金钢中以3Crl3为例(见图40),当5009冋火时，硬度是46

13、HRC, 600迟 回火时，硬度是34HRCo则：500rC= CKU6 (1 )600rC= C K34 (2 )(1)(2 )则得-100= -12K3Crl3的系数K等于8 C,同样山于高合金钢的高温阶段回火曲线相互平行，也可 以广义地说，所有的高合金钢的系数K都接近于89。系数K所体现的是转变述度。碳钢，低合金钢和高合金钢的冋火|由线朽温阶段斜率 不同2系数K就不同，转变速度也就不一样。由于合金元素阻碍碳化物聚集过程的发生 C* 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserv

14、ed. http:/vvA和进什,这种肌碍作用又与合金元素的含駅冇关，所以除出不变化，一旦变化，则必然 以很人的速度进行，否则变化就不会实现。这就乞窩合金钢比低合金钢的转变述度快， 低合金钢叱碳钢的转变速度快的原因。回火公式的存在是以肯定系数K和常数C不变的前提下，换算硬度与回火温度之间 的变化关系。既然是这样，我们根据回火曲线把系数K代入公式，就可以求出相应的常 数C。例如，45号钢，如果把系数K等于12乜代入公式，当300乜冋火时，则：3009= C 12C *48C u870C取45号钢的常数C邻于8709。这样可以桓诣怎一种具M：的钢旳回火Ml线和系数K 氛出毎一种具体的钢的常数C。刍

15、种钢的常数C;和系于下表。序号号常数c, rc系数C, C115650122206901232573012435800125408d012645870750900128GO930129TvTs9501210TpTllTt3970121115Cr700101225C.MnSiA830101323C.2N1WVA880101118CrNiW A790101530CrMnSi A860101630C.2Ni2VVA,33CrNi3MoA900101712Cf2NiWVA810101820CNi3A790101937CrNi3A870102035C：MoVA920102130CrMo A8801022

16、；38CA800102340C rA82010241 40CrNi830102540CrNiMo, 40CNiW91010序号$14常数C, 9常数，KC2645Cf880102730C,MnSiNi A89010286CrSi, V, C* GC G, GCr9, GCr1591010299CSi94010308C r3,W“ W?9201031CrW59701032CrWMn, 9 C AV Mo1)40103365Mn880103450C.V87010355CrNiMo, 5CfMnMo9001036C.129408373C：2W89308382C.138508393C,13870840

17、4C,13890841CJ7Ni28208M9Grl810008431 Grl3830844Wi8C.4V1100: 8常数C与钢的化学成分冇关，就是对碗钢来说也不-样，花同样的回火温度下，各 种碳钢所得到的砸度值不同，这样毎种碳钢的常数c彼此之间是不同的，可以看出，常 数C与含碳虽有关，随着钢中含做蜀的增多，常数c的数值就增大，这种增大不是按比 例的增大，低琰钢Z间级差较大，中確钢之间较小，高碳钢之间则愈来愈小，合金钢的 常数C除与含琰竝有关外，同时还与合金元素的含駅有关，随着介金元素含量的增加， 常数C就增大。三、结 论根掀上边所讨论的，我们可以把破钢，低合金钢和高合金钢的回火全过程硬度，回 火温度与化学成分之间的