铸锻件调质工艺守则

铸锻件调质工艺守则1范围本标准规定了碳素钢及合金钢铸锻件调质处理的技术要求及操作规程。本标准适用于材料为碳素钢、合金钢，截面小于800mm，硬度HB≤320的一般机器零件（如：轴、齿轮、圆盘等锻件及形状比较简单的铸件）的调质处理。2规范性引用文件GB231-1984金属布氏硬度试验方法GB/T699-1999优质碳素结构钢GB/T3077-1999合金结构钢GB/T6402-1991钢锻件超声波检验方法GB7232-1999金属热处理工艺术语GB7233-1987铸钢件超声波探伤及质量评级GB8539-1987齿轮材料及热处理检验的一般规定GB9452-1988热处理炉有效加热区测定方法GB11352-1989一般工程用铸造碳素钢件GB/T16923-1997钢的正火与退火处理GB/T17394-1998金属里氏硬度试验方法JB3877-1985钢的淬火回火处理3名词术语3.1淬火将钢件加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。3.2回火钢件淬硬后，再加热到AC1点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。3.3调质钢件淬火后高温回火的复合热处理工艺。3.4待调质件凡要求进行调质处理的钢材、零件坯料等统称待调质件。3.5调质件经过调质处理的钢材或零件坯料。4待调质件的有关规定4.1待调质件的钢种牌号适用于调质的部分钢种牌号列于表1。表1钢组及标准号钢种牌号（1）结构钢大型碳素结构钢锻件普通含锰钢大型合金结构钢锻件35，45，55，60硅锰钢硅锰钼钒钢铬钢铬钼钢铬钼铝钢铬锰钼钢铬镍钢铬镍钼钢铬锰硅钢重型机械用弹簧钢轴承钢35SiMn,50SiMn37SiMn2MoV40Cr,50Cr35CrMo,42CrMo,50CrMo38CrMoAl40CrMnMo40CrNi,45CrNi34CrNiMo,40CrNiMo30CrMnSi,35CrMnSi65Mn,60Si2Mn,50CrVAGCr15,GCr15SiMn(2)工具钢大型锻件用碳素工具钢大型锻件用合金工具钢T7、T8、T10、T129CrSi，9Cr2，9Cr2Mo，5CrMnMo，5CrNiMo，60CrMnMo（3）特殊钢大型不锈、耐酸耐热钢锻件1Cr13，2Cr13，3Cr13，4Cr13，（4）铸钢一般工程用铸造碳钢件大型低合金钢铸件ZG270-500，ZG310-570，ZG340-640ZG40Mn2，ZG50Mn2，ZG35CrMnSi,ZG35SiMn,ZG34CrNiMo4.2调质件的原始资料a、一般零件必须提供：钢号、预先热处理方法等。b、重要件（指Ⅳ、Ⅴ类锻件和有特殊要求的零件）除了提供钢号、预先热处理方法以外，还要提供化学成份、熔炼炉号等。c、如果有特殊规定，还须提供锻造比、晶粒度、超声波探伤等有关数据。4.3待调质件的外观检查a、调质件的加工余量加工车间送来的待调质件，必须按“热处理件粗加工余量”标准留有加工余量，按规定加工圆角及倒角。b、待调质件外观待调质件表面不得有裂纹、砂眼、气孔、烧损、重皮、碰伤等缺陷。铸锻件表面缺陷允许铲磨去除，但铲除后不得有尖角，并必须保证有足够的加工余量。加工件表面不允许有较深的刀痕、尖角（有特殊要求的成品除外）。c、带足试棒待调质件如果是Ⅳ、Ⅴ类锻件或者有性能要求的调质件，必须按规定带足试棒，含复检用试棒，并且在零件和试棒上打上熔炼炉号、零件图号等。试棒的外在和内在质量必须能代表工件。d、来件外观检查接收工件的人员要认真按以上要求检查外观质量，如不符合要求不得接收，不得转入下道工序。5调质处理工艺5.1调质处理工艺曲线调质处理工艺曲线见图1所示。组别钢号截面(mm)装炉温度℃保持(时）升温速度（℃/时）保温(时)升温速度(℃/时)均温(时)保温冷却装炉温度℃/保持(时）升温(℃/时)均温(时)保温冷却出炉温度(℃)Ⅰ35,4540Cr35CrMo35SiMn42SiMnZG270-500ZG310-570≤200小于淬火温度~~~~40min/100mm小于回火温度~~90min/100mm空冷201~400~~~~~~″401~600~~~~~~″601~800≤6501≤1001~~≤4501≤80~炉冷≤450Ⅱ506030(5)CrMnSi35CrMoV35GrMnMo34GrNi3Mo40GrNi(Mo)42CrMo50Cr,40GrNi2Mo*ZG35CrMo*ZG35CrMnSi*ZG35SiMn*ZG40Mn2*ZG50Mn2*ZG340-640*ZG50SiMn≤200小于淬火温度~~~~45min/100mm小于回火温度~~120min/100mm空冷201~400~~~~~~″401~600≤6501≤1001~2~~≤4501≤80~炉或空≤450601~800≤6502≤802~3~~≤4501≤70~炉冷≤400Ⅲ37SiMn2MoV38CrMoAl60CrMnMo60CrMoV50CrVA2Cr133Cr13≤200小于淬火温度~~~~60min/100mm回火温度~~120min/100mm空冷201~400≤650≤1001~2~~≤4501≤80~炉或空≤450401~600≤6501~2≤802~3~~≤4502≤70~炉冷≤400601~800≤6502~3≤703~4~~≤4503≤60~炉冷≤350Ⅳ5CrMnMo5CrNiMo9Cr、9Cr29CrSiGCr15GCr15SiMnCrWMn≤200≤6501≤801~~70min/100mm≤4501≤70~120min/100mm炉或空≤400201~400≤6501≤702~~≤4502≤60~炉冷≤400401~600≤6502≤602~3~~≤4502~3≤50~″≤350601~800≤6503≤502~3~~≤4502~3≤40~″≤300注：铸件在淬火温度下的保温时间：碳素钢铸件按45min/100mm、合金钢铸件按60min/100mm计算。图1(含表)调质处理工艺曲线5.2关于调质工艺曲线的几点说明a、根据含碳量和含合金量将常用钢号分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组，以便于计算淬火保温时间和回火保温时间。b、装炉温度/保持时间栏内，保持时间是指在装炉温度下等温一段时间，使内外温差减小或一致。装炉温度小于或等于某一温度系指炉内温度接近该温度(相差小于50℃)。c、当铸钢件有效截面大于150mm时，淬火装炉温度必须低于650℃，在650℃~700℃必须保温1~2小时。回火时，当有效截面大于150mm，则装炉温度必须低于450℃。d、低于淬火（回火）温度是指只要比淬火（回火）温度低即可。5.3调质工艺参数的确定5.3.1零件有效截面的确定零件有效截面（常称有效厚度）是指在选择和确定加热和冷却过程中各工艺参数时，具有代表整个零件性质的截面。常用零件有效截面的确定原则如表2所示。表25.3.2淬火温度的确定淬火温度根据钢的牌号进行选择，常用钢的淬火温度如表3所示，其中铸钢件淬火温度选上限。5.3.3冷却剂的选择5.3.3.1水冷却a、形状简单、截面δ＜300mm的碳素钢及部分中碳低合金钢锻件；b、形状简单、截面δ＜100mm的碳素钢铸件。5.3.3.2水淬油冷a、形状简单、截面δ＜500mm的中碳低合金钢锻件；b、形状复杂、截面δ＞300mm的碳素钢锻件；c、形状复杂、截面δ＜100mm的碳素钢铸件表3钢号淬火温度（+10）℃钢号淬火温度（+10）℃35、ZG270-5008605CrMn、5CrNiMo、5CrNiW85045、ZG310-57084040Mn2、ZG40Mn284055、60、ZG340-64082050Mn2、ZG50Mn282040Cr、ZG40Cr8509CrSi86055Cr8309Cr、9Cr287035CrMo、ZG35CrMo86060CrMo85042CrMo85060CrMoV86035SiMn、ZG35SiMn88060SiMnMo82030CrMnSi、ZG30CrMnSi8806CrW2Si86035CrMnSi、ZG35CrMnSi880GCr15、GCr15SiMn83042MnMoV8602Cr13、3Cr13、4Cr131000~105037SiMn2MoV87040MnMo86038CrMoAlA94055Si2MnV86040Cr2MoV890*42SiMnZG42SiMn850*35CrMoV880*40GrNi,40GrNiMo850*35GrMnMo870*40GrNi2Mo870*34GrNi3Mo860*ZG50SiMn840注：表3中加“*”符号者，其材质来自原大起公司标准，其余来自原大重公司标准。5.3.3.3油冷a、形状复杂、截面δ＜500mm的中碳低合金钢锻件；b、形状复杂、截面δ＞100mm的碳素钢铸件；c、中碳低合金钢铸件；d、中合金钢、高合金钢铸件。5.3.3.4温度淬火冷却介质的使用温度分别为：淬火油为（40~80）℃，PVA（聚乙烯醇）水溶液为（25~45）℃，PAG（聚烷撑二醇）水溶液为（25~70）℃，食盐水溶液为（10~60）℃，自来水为（15~40）℃。5.3.4冷却时间的确定5.3.4.1计算法确定冷却时间a、油冷时间：t=（9~12）S/mm×δmm；b、水冷时间：t=（1.5~2.0）S/mm×δmm；c、水淬油冷时间：水：t=（0.8~1.0）S/mm×δmm；油：t=（7~9）S/mm×δmm；式中：t—需要的冷却时间δ—有效截面尺寸。5.3.4.2图示法确定冷却时间淬火时水冷、油冷、水淬油冷的冷却时间，也可根据有效截面尺寸由图2a、b、c分别确定。有效截面尺寸（mm）有效截面尺寸（mm）a、不同截面水冷时间b、不同截面油冷时间有效截面尺寸（mm）c、不同截面水淬油冷时间图2不同截面不同冷却剂的冷却时间曲线注：①一般情况下，可按中间的虚线考虑冷却时间②形状复杂截面差悬殊、细长比较大的易变形零件按下限考虑冷却时间。③水淬油冷的总时间，必须少于同截面的油冷时间。5.3.5终冷温度各种钢不同截面的终冷温度按表4选取。表4钢号截面（mm）＜250250～450＞450表面终冷温度（℃）35、45、ZG270-500、ZG310-570、40Cr、35SiMn、35CrMo、45SiMn、40CrMo30CrMnSi、35CrMnSi100～150150～200200～25055、60、50Cr、50Mn2、42MnMoV、ZG35CrMo、ZG35SiMn、ZG45SiMnZG30CrMnSi、ZG35CrMnSi、ZG40CrZG50Mn2、40CrMnMo、40Cr2MoV37SiMn2MoV、(35SiMn2MoV)55Si2MnV,38CrMoAlA1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、150～200200～250200～2505CrMnMo、5CrNiMo、5CrNiW9Cr、9Cr2、3Cr2W8V、9CrSi60CrMnMo、60SiMnMo、60CrMoV60CrMo、6CrW2Si、GCr15、GCr15SiMn200～250200～250200～250注：①测定表面终冷温度是在零件出淬火介质2~3分钟后测定。②表中规定的终冷温度系指最大截面处之温度。5.3.6回火温度淬火后的回火温度，因钢号和要求硬度不同而定，常用钢的硬度与回火温度的关系见表5。a截面较大或淬火后硬度低的零件，回火温度允许比表5中的温度低（10~50）℃或由工艺员确定。b截面较小或淬火后硬度偏高的零件，回火温度允许比表5中的温度高（10~50）℃或由工艺员确定。表5钢号硬度（HB）179~217197~229207~241217~255229~269241~286269~302回火温度（+10）℃356005905705605405204561060059058057056053055，6063062060059057054040Cr64063