最新版JS009热处理工艺规范doc.docx

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一淬火工艺规程

1、目的

本规程规定了产品零（部）件等的淬火操作程序及要点。

2、适用范围

本规程适用于在电阻炉中进行的产品零（部）件、工模具、机修零件等的淬火处理。

3、引用标准

APISPEC6A井口装置和采油树设备规范

A29/A29M热锻及冷加工碳素钢和合金钢棒

A182/A182M高温用锻制或轧制合金钢和不锈钢法兰、锻制管件、阀门和部件

GB/T3077合金结构钢

GB/T699优质炭结构钢

QP752特殊过程控制程序

QS4020热处理检验规范

4、准备

4.1热处理设备评定应符合《特殊过程控制程序》、《热处理检验规范》要求,具体要求见附录A。

4.2熟悉工艺卡和技术要求。

4.3检查工件表面是否有裂纹、碰伤和其它脏物存在。

4.4准备好所需的工装夹具。

4.5对重要工件材质可疑时，应在工件的非工作面进行火花鉴别或化验其化学成分。

4.6根据工艺要求检查和调整经过评定的设备、仪表。

4.7形状复杂的工件有不需淬硬的孔眼、尖角、螺纹时应采用堵塞、缠石棉或用专用工具加以保护。

4.8工件表面不允许有氧化、脱碳时，应涂防氧化脱碳剂或用装箱埋林炭封闭保护加热。

5、装炉

5.1装炉温度一般不高于300℃，高碳、高合金钢有效直径较大件及形状复杂件应预热，预热温度一般为600～640℃。

5.2不同材质、相同加热温度的工件可同炉加热，截面大小不同的工件装入一炉时，大件应放在炉膛里面，大小件分别计算保温时间。

5.3工件不允许杂乱无章的堆放，一般单层放置，工件间隙10～30㎜，小件允许适当堆放，但保温时间酌情增加，保证炉内任何一件零件不影响任何其它同炉零件的热处理效果。

5.4装炉时必须将工件放在专用框架或炉底板上，用钩子、钳子堆放，不得将工件直接抛入炉内，以免碰伤工件或损坏设备。

5.5工件应均匀放在炉子有效加热区里。

6、加热

6.1加热温度

亚共析钢：

AC3+（30～50℃），过共析钢AC1+（30～50℃），其中一般工件取中间温度，大型工件可取上限温度，复杂易变形工件取下限温度，淬火工件取下限温度，淬油件取上限温度。

常用钢淬火加热温度如表1。

6.2加热保温时间

保温时间指工件装炉后，仪表指示到淬火加热温度至工件出炉的时间。

保温时间与工件的有效厚度、钢种、装炉方式、装炉量、装炉温度、炉子性能及密封程度等因素有关。

6.2.1工件保温时间的计算

T=K·а·D

式中：

T—保温时间（min）

K－反映装炉情况的修正系数（见表2）

а－保温系数（min/mm）

D－工件有效厚度（mm）

表1常用钢淬火加热温度

钢号

加热温度（℃）

冷却方式

淬火后硬度（HRC）

45

840～860

水

≥45

40Cr

830～850

油

≥45

30CrMo（4130）

850～870

油/水

≥40

35CrMo（4135）

820～850

油/水

≥45

42CrMo

840～860

油/水

≥45

65

830～850

油或水

≥55

65Mn

780～840

水或油

≥55

60Si2Mn

840～870

水或油

≥55

T7（A）、T8（A）

790～810

水、油

≥55

T10（A）、T12（A）

770～790

水、油

≥55

1Cr13（410）、2Cr13

1000～1050

油

≥50

20CrMo

20CrMnTI（渗碳后）

840～860

NQ-I水溶液、油

≥60

ZG25CrNiMo

610～650预热

870～890

水

≥40

6.3加热保温时间

保温时间指工件装炉后，仪表指示到淬火加热温度至工件出炉的时间。

保温时间与工件的有效厚度、钢种、装炉方式、装炉量、装炉温度、炉子性能及密封程度等因素有关。

6.3.1工件保温时间的计算

T=K·а·D

式中：

T—保温时间（min）

K－反映装炉情况的修正系数（见表2）

а－保温系数（min/mm）

D－工件有效厚度（mm）

6.3.2保温系数а可根据钢种与工件尺寸选择（见表3）。

表3

钢种

碳钢

合金钢

有效厚度（㎜）

D≤50

>50

≤50

>50

а

1.0～1.2

1.2～1.5

1.2～1.5

1.5～1.8

6.3.3有效厚度的确定

a）圆棒形工件以直径计算；

b）扁平工件以厚度计算（保温系数取上限）；

c）实心圆锥体，按离大端1/3高度处的直径计算；

d）垫圈类工件H≤1.5（D-d）/2时，以取H为有效厚度。

H－工件的高度或厚度

D－工件的外径

d－工件的内径

e－套类工件当H>1.5（D-d）时，则取（D－d）/2为有效厚度当D/d>7而<50时，按其外径计算。

f－阶梯轴或截面有突变的工件，按较大直径或较厚截面计算，但其加热系数宜选

用下限，如截面尺寸相差太大时，可按平均直径或平均载面计算。

g－当工件形状较为复杂时，应以工件的主要部分有效部分有郊厚度计算。

表2

工件装炉情况

修正系数中K

工件装炉情况

修正系数中K

1

1

1.4

1

4

2

2.2

1.4

2

1.3

1.8

7、冷却方式及冷却方式的选择

7.1冷却介质的选择

7.1.1水冷：

用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件。

7.1.2水淬油冷：

用于形状简单的碳钢与大截面低合金钢工件。

7.1.3油冷：

合金钢、合金工具钢工件采用油冷。

7.1.4NQ-I水溶液冷却：

不同浓度可适用于不同钢种淬火。

7.1.5分级冷却：

用于合金工具钢及小截面碳素工具钢件，可减少变形和开裂。

7.1.6等温冷却：

宜用于要求变形小，韧性高的合金钢工件。

7.2冷却方式的选择

7.2.1形状复杂的易变形工件，可采用空气预冷或降温预冷后，再淬入冷却剂。

7.2.2轴类工件，应垂直淬火入冷却剂。

7.2.3长板状工件，应横向侧面淬火冷却剂。

7.2.4套筒和薄壁环类工件，应沿轴向淬火冷却剂。

7.2.5截面相差很大的工件，应将截面大的部分先淬入冷却剂。

7.2.6有凹面的工件，应将凹面向上淬入冷却剂。

7.2.7单面有长槽工件，槽口向上，倾斜45º淬入冷却剂。

7.2.8在保证所要求硬度的条件下，工件淬入冷却剂后，可不作摆动，或只作淬入方面直线运动，以减少变形。

7.3供选用的几种冷却介质

7.3.1水：

在淬火开始时水温应超过40℃，淬火结束时水温应不超过50℃，水面不允许有浮油，碳钢、低合金钢一般选用水作淬火冷却介质。

7.3.21O﹟和2O﹟机械油：

使用过程中，油温应不高于60℃，油中不应混入水、盐等其它介质，中、高合金钢一般选用油作淬火介质，使用中要注意油的老化。

8、检验

8.1淬火后必须按工艺要求进行检查。

合格后方可回火。

8.2淬火硬度不合格，可返修重淬，但重复淬火次数不得超过两次，返淬工艺同本规程。

8.2.1形状简单的一般水淬件要以直接重新加热淬火，复杂工件需经正火或退火或高温回火后方可重淬。

8.2.2油淬工件要求精度不高的可直接重新加热淬火。

8.2.3渗碳件可不经正火直接重淬。

9、调质件淬火工序

调质件淬火工序按本规程执行。

二退火工艺规范

1、目的

本规程规定了采用的完全退火、不完全退火及低温退火三种类型的退火操作程序及要点。

2、适用范围

本规程适用于电阻炉中进行的产品零（部）件、工模具、机修零件、铸、锻、焊接件的退火处理。

3、准备

3.1熟悉工艺卡片及零（部）件的技术要求。

3.2关键零件材质可疑时，应进行火花鉴别或化验其化学成份。

3.3根据工艺要求调整经过评定的设备、仪表，并检查设备和仪表是否工作正常。

3.4准备好所需的工装、夹具。

3.5凡要求不能有氧化脱碳的工件应涂防氧化防脱碳涂料或采用装箱方法即把工件装入箱内，空隙处用于生铁屑或使用过的木炭等填塞，其装箱方法为先在箱底撒一层厚20～30㎜，距离箱盖30～40㎜，工件与工件之间保持5～10㎜的间隙，最后将生铁屑撒满退火箱，盖好箱盖，用耐火泥或粘土把隙缝封塞，烘干或晾干后装入加热炉中。

4、装炉

4.1装炉温度一般为室温。

4.2工件在炉内的装置形式要保证加热均匀，一般为单层放置，不允许杂乱无章的堆放，小件可适当叠放，但炉内任何一件零件都不得影响任何其它同炉零件的热处理效果。

4.3结构钢退火件可将加热温度相同、保温时间相近（相差不超过20分钟）的零件同炉处理，时间按其大件计算。

工模具钢退火件，材质相同、大小相同的零件可同炉处理，其保温时间按大件计算。

4.4装炉时注意工件放置平稳，以免弯曲变形过大。

4.5工件应均匀放在炉子有效加热工作区里。

5、各种退火工艺的工艺过程

5.1完全退火

钢件加热至AC3以上30～50℃保温后，缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的操作，其目的是为了细化组织降低硬度。

5.1.1加热

对合金钢来说，因导热性较差，加热不宜太快，免得内外温差太大，造成开裂危险，大型工件加热太快，同样会造成内外温差太大，所以要求加热速度慢些，当装炉量大或炉内透热条件差时，加热速度也应缓慢些，以保证加热均匀，又如工件形状复杂，厚薄差异大，各部分受热不同，热应力较大，也要求慢些加热，加热速度一般为碳钢150～200℃/小时，合金钢50～100℃/小时。

对于大型工件，炉量大，透热条件差的，一般先在600～640℃停留一段时间，待内外温度均匀后再继续升到所需温度。

5.1.2常用钢完全退火加热温度与硬度值如表1。

5.1.3保温

5.1.3.1装炉量少时一般以工件的有效厚度计算保温时间。

τ=α·D

保温时间有效厚度（㎜）

（min）系数（min/mm）

表1常用钢完全退火加热温度与硬度值

钢号

退火温度℃

退火后硬度HB

40Cr

830～850

149～207

45

800～840

≤197

ZG35CrMo/ZG30CrMo

840～860

197～241

42CrMo/35CrMo

840～860

197～241

65Mn

800～820

179～229

10

900～950

≤120

20CrMo

910～930

179～217

ZG25GrNiMo

（600～620预热）870～890

179～220

α:

碳钢取1.5－1.8（min/mm）

合金钢取1.8－2.0（min/mm）

5.1.3.2装炉量大时，透热条件差，应乘修正系数K。

τ=α·K·D修正系数取1～4（参考表2）

表2

工件装炉方式

K值

工件装炉方式

K值

1.0

1.0

1.0

1.4

2.0

4.0

1.4

2.2

1.3

2

1.7

1.8

但原则上，保温时间不宜过长，保温时间长会引起晶粒长大，因此一般保温时间不应超过10h。

5.1.4冷却

完全退火后的冷却应缓慢进行，冷却速度一般为碳钢50～100℃/小时，合金钢20～60℃/小时，高合金钢20～30℃/小时，在实际生产中，随炉冷至500℃后出炉空冷，对要求内应力尽可能小的钢件可冷至200～300℃出炉。

5.1.5应用范围：

完全退火只适用于亚共析钢。

5.2不完全退火

不完全退火时将工件加热到AC1以上20－40℃，保温一定时间后缓冷或采用等温冷却，它可以细化组织降低硬度，清除内应力，本规程主要推荐用于过共析钢，采用等温退火，还可使片状珠光体球化，为下道工序作组织准备。

我公司几种常用钢不完全退火温度、等温温度有退火硬度如表3

表3退火硬度

钢号

加热温度℃

等温温度℃

等温时间h

退火硬度HB

T7

740～760

650～680

2～3

140～187

T8A

740～760

650～680

2～3

140～187

T10A

750～770

680～700

2～3

149～197

T12A

750～770

680～700

2～3

149～207

9SiCr

790～810

700～720

3～4

197～247

1Cr13～4Cr13

860～880

149～207

装炉温度、加热速度、保温时间、保温时间与完全退火相同。

5.3低温退火（去应力退火）

低温退火是将工件加热以临界点AC1以下100－200℃，保温一段时间，然后空冷，我公司主要用于消除焊接、切削加工中所造成的残余应力。

5.3.1低温退火工艺曲线如下图

温度℃

冷却

加热保温2～4小时时间

5.3.2不同工件低温退火工艺参数如下表4

表4

类别

加热速度

加热温度℃

保温时间h

冷却速度

焊接件

≤300℃

≤100～150℃/h

500～550

2～4

炉冷至300℃

出炉空冷

消除加工应力

到温装炉

400～550

2～4

炉冷或空冷

5.3.3对薄壁、易变形焊接件、退火温度取下限。

5.3.4要求保持原有硬度工件，去应力退火加热温度应比最后一次回火温度低20～30℃。

6、检验

6.1硬度检查采用布氏硬度计，检查部位应在消除氧化皮后磨去2㎜深处检查。

6.2要求较高的工件应进行晶粒度和金相组织检查，试样可以从零件从中取或用同炉处理的试棒（块）代替。

6.3不合格件应重新处理，返工工艺同本规程，但同一零件的重复退火次数不得超过两次。

三回火工艺规范

1、目的

本规程规定我公司产品零（部）件等的回火操作程序及要点。

2、适用范围

本规程适用于电阻炉中进行的产品零（部）、机修件、工模具等的回火处理。

3、准备

3.1熟悉工艺卡片及技术要点。

3.2根据工艺要求调整并检查经过评定的设备、仪表。

3.3准备好所需工装夹具。

3.4工件表面应洁净，不允许有脏物、水份等存在。

3.5检查工件是否有碰伤、裂纹等缺陷。

4、装炉

4.1装炉温度一般为回火温度。

4.2工件装出时，应轻取、轻放，以免磕伤。

4.3工艺规范（回火温度）相同的工件可以同装一炉，保温时间分别计算。

4.4一次装炉量不能过多，装炉方式要保证加热均匀，保证炉内任何一件零件不影响其它同炉零件的热处理效果，工件放置平稳。

4.5易变形的细长、薄壁件及弹簧装炉时，应放平或吊挂，或用专用夹具装夹，防止翘曲变形。

4.6工件应均匀放在炉子有效加热区内。

5、加热

5.1根据回火温度不同可将回火分为低温、中温和高温回火三种。

5.1.1低温回火：

将淬火工件加热到150～250℃回火，稳定组织，以得到高的硬度与耐磨性，一般适用于碳钢和合金钢及渗碳淬火件。

5.1.2中温回火：

将淬火件加热到350～500℃回火，使工件得到好的弹性、韧性及相应的硬度，一般适用于要求中等硬度的零件、弹簧等。

5.1.3高温回火：

将淬火件加热到500～700℃回火，即调质处理，用以获得较高的综合机械性能，还可作淬火工件返修前的热处理，主要用于中碳调质钢件。

5.1.4当淬火硬度偏高时，应按工艺规定的上限温度回火，反之，采用下限温度回火。

常用钢回火温度与硬度的关系如表1

5.2回火时间的确定

5.2.1回火保温时间以装炉后炉温升至回火温度开始计算。

5.2.2回火时间按表2选择

5.3回火时间的确定

5.3.1回火保温时间以装炉后炉温升至回火温度开始计算。

表1常用钢回火温度与硬度的关系

钢号

回火硬度（HRC）与温度（℃）关系

15～20

20～25

25～30

30～35

35～40

40～45

45～50

45

640

600

550

520

450

380

320

40Cr

660

620

580

510

470

420

340

35CrMo

680

640

600

550

480

400

300

42CrMo

690

640

620

580

500

400

300

65Mn

－

700

660

600

520

440

380

T7（A）

－

－

580

530

470

420

370

1Cr13、2Cr13

680

650

600

560

520

450

<400

20CrMnTi

20CrMo

（渗碳后）

HRC58～63,180℃

ZG25CrNIMo

HB200～235,600～660℃

注：

马氏体不锈钢需回火两次，不低于621℃，但第二次回火温度必须低于第一次。

表2

有效厚度（㎜）

≤20

20～40

40～60

60～80

80～100

保温时间（min）

30～60

60～90

90～120

120～150

150～180

5.3.2成批工件在炉中回火时，进行中高温其保温时间应大于1.5小时，低温回火的保温时间应大于2小时。

6、冷却

一般工件出炉后在空气中冷却，有回火脆性的合金钢工件，回火后应在油中或水中摆动冷却至250℃以下取出空冷，但应防止变形和开裂。

7、检查

根据工艺和技术要求进行检查。

若不合格需返修，返修工艺同本规程。

8、操作中的注意事项

8.1工件入炉后，炉温不能超过规定的回火温度，保温时间应经常查看炉温，保持炉温准确。

8.2需多次回火的工件，在每次回火出炉后，应冷却到室温才能进行后一次的回火。

9、调质件回火工序

调质件回火工序按本规程执行。

四正火工艺规范

1、目的

为了控制材料正火的过程，特制订本规范。

2、适用范围

适用于本公司产品的正火控制。

3、正火工艺

3.1正火工艺为直接升温至正火温度后保温，出炉在自然流通的空气中冷却。

常用钢正火加热温度见表一：

表一：

常用钢正火加热温度

钢号

正火加热温度（℃）

正火后硬度（HB）

45（1045）

830-860

170-217

40Cr

850-880

179-229

30CrMo（4130）

860-880

≤241

35CrMo（4135）

850-870

≤241

42CrMo（4140）

830-850

≤241

20CrMnTi

950-970

156-207

4145H

850-870

≤241

ASTMA216WCB

920-940

≤187

ASTMA216WCC

920-940

≤187

ASTMA105

880-900

≤190

3.2正火保温时间一般以工件的有效厚度计算。

保温时间T=a×D

D—有效厚度（mm）

a—保温系数（min/mm），碳钢a=1.5-2，合金钢a=1.8-2.5，

D＞50时取上限，D≤50时取下限。

五固熔工艺规范

1、目的

本规程规定了本公司产品固溶化工艺的准备、装炉、加热、冷却以及检验等各阶段的具体内容和要求。

2、适用范围

本规程适用于本公司不锈钢产品的固溶化处理。

3、准备

3.1熟悉工艺卡片及其技术要求。

3.2检查工件表面是否有裂纹、碰伤及其脏物存在。

3.3准备所需要的工装夹具。

3.4根据工艺要求检查和调整经过评定的设备及仪表。

4、装炉

4.1不同材质相同加热温度的工件可同炉加热、截面大小不同的工件装入一炉时，大件应放在炉膛里面，大小件分别计算保温时间。

4.2工件不允许杂乱无章的堆放，一般单层放置。

工件之间间隙10～30㎜，工件允许适当堆放，但保温时间增加，以保证炉内任何一件零件都不影响任何其他同炉零件的热处理效果。

4.3装炉时必须将工件放在专用框架或炉底板上，用钩子、钳子堆放，不得将工件直接抛入炉内，以免碰伤工件或损坏设备。

5、加热

5.1常用不锈钢固溶处理加热温度如下：

钢号

处理温度

0Cr18Ni9（304）

1100～1150

0Cr17Ni12Mo2（316）

1100～1150

0Cr17Ni7Al（PH17-7）

1025～1055

0Cr15Ni7Mo2A1（PH15-7）

1025～1055

0Cr17Ni14Cu4Nb（PH17-4）

1025～1055

5.2加热保温时间

薄件保温时间应考虑在一小时之内，对于有效厚度大于25㎜的工件，一般按2-3min/mm计算，有效厚度的计算必须符合本规范的要求。

6、冷却方法及冷动方式的选择

6.1冷却方法的选择一般采用水冷，薄件空冷，并且以较快的速度冷却。

6.2冷却方式的选择亦应符合本规范的要求。

7、检验

7.1固溶处理后，应按工艺要求进行硬度、机械性能检验。

版本号

更改标识

更改说明

实施日期

更改单号

C/0

全文

初版

2014/3/1