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

0 1 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。

0 2 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

0 3 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)
H_4~40=88C^1/2-0.0135E²C^1/2+19Cr^1/2+6.3Ni^1/2+16Mn^1/2+35Mo^1/2+5Si^1/2-0.82G-20E^1/2+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)

0 4 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)

0 5 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

0 6 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+100C_M
热轧钢
σb=27+56C_M
锻钢
σb=27+50C_M
铸铁
σb=27+48C_M
C_M	钢的碳当量
C_M=[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-Rtan(a/2) X=Ztan(a)*