热处理常用计算公式.docx

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热处理常用计算公式

热处理常用计算公式

一、高斯误差函数（根据菲克第一、第二定律及边界条件导出）

x

c

c0

2

2

dt

x）

1

ecl

1erf（

2

cs

c0

0

2

dt

注：

C——在时刻t离表面距离为x

处的浓度；c0——原始的

均一浓度；cs——恒定值的表面浓度

二、气体渗碳层深、温度、时间、碳势之相关经验公式

1.F.E哈里斯（F.E.Harris）

（1）

H

bboe8287/Tt

（H为渗碳层深）

6700

（2）

D

31.6

t10

T

（D为全渗碳层深）

（T

F

4bo

金兰绝对温度）

（3）

D

800

t10

3700t

（T为开尔文绝对温度）

2.F.E.Harris公式简化

（1）

H

0.457

t

（T=870C）

（2）

H

0.533

t

（T=900C）

（3）

H

0.635

t

（T=825C）

3.回归方程（仅适用于900~930C20Cr渗碳）

H0.46970.243t（T为渗碳时间）

4.真空渗碳经验公式

（1）dt

802.6

t

6700

10

492

1.5T

1

c1

2

（2）tct

c0

c2

c0

注：

dt为总渗碳深度（mm）；tc为渗碳期时间（h）；t为渗

碳总时间（h）；c1为技术要求的表面碳浓度；T为工艺（渗

碳）温度（C）；c0为工件原始碳浓度。

扩散期时间为

tdttc

5.渗碳深度数学模型[热加工工艺，1991（4）][金属热处理，1997（4）]

（1）20CrMnMo:

S0.61490.5773t0.5747C

（2）20CrMnTi:

S0.52480.5576t0.4218C

S:

渗碳层深度（mm）t：

渗碳时间（h）C：

渗碳碳势（%）

6.几种渗碳钢渗层深度与渗碳时间对照表

（1）20Cr.20CrMnTi渗层深度与渗碳时间对照表

渗碳层深度（mm）强渗时间（h）扩渗时间（h）

0.6~1.0（0.8）

2.0

1.0

0.8~1.2（1.0）

2.5

1.5

1.0~1.4（1.2）

3.0

2.0

1.2~1.6（1.4）

3.8

2.5

2

（2）15#、20#钢渗层深度与渗碳时间对照表

渗碳层深度（mm）

强渗时间（h）

扩渗时间（h）

0.6~0.9（0.8）

3.0

0.5~1.0

0.8~1.2（1.0）

4.0

1.0

1.0~1.4（1.2）

5.0

1.0

1.2~1.6（1.4）

6.0

1.5

7.典型滴注式（控制渗剂滴量）气体渗碳工艺

930±10C

C880C

°

/

T

排号

均温

强渗

扩散

降温

甲醇

甲醇

煤油

甲醇

甲醇

（A）

（B）

（C）

（D）

（E）

t/h

注：

A——180~200D/min打开排气孔

B——160~180D/min关小排气孔

C——105~115D/min调节排气孔

D——120~130D/min

E——120~130D/min

三、反映淬透性的碳当量（

Cep）计算

CepC

1

Mn

1

Ni

1

Cr

1

Mo

1

Cu

1

P

6

15

5

4

13

2

3

四、因态金属熔点的估算

七熔153565[C]30[P]25[S]20[Ti]8[Si]5[Mn]

4[Ni]2[V]2[Mo]80[B]1.5[Gr]1[W]1300[H]

90[N]80[O]C

五、金属再结晶温度与熔点的关系

（1）t再0.4t熔164C

（2）T再

0.35~0.40T熔

六、几种强度（硬度）指标的简易换算

1.HB与b的近似换算：

（1）轧制反锻钢件：

b=3.4~3.6HB

（2）铸钢件：

b=3~4HB

（3）铬钼硅钢：

b=3.5HB

（4）铬钼钢：

b=3.3HB

（5）硬铝合金：

b=3.7HB

（6）黄铜（合金）：

b=5.3HB

（7）纯铜（紫铜）：

b=4.8HB

（8）灰口铸铁：

b=1.63HB-65.3

2.HRC与b（MPa）的换算：

b=-801.24+50.8HRC

3.HRC与HV的换算：

233HRC14500

HV

100HRC

4

七、4s#

力学性能与回火温度的函数关系式

1.

b=2263.8-2.65t

（MPa）

（t为回火温度：

200~700C）

2.

5=-11.39+0.066t

（%）

（t为回火温度：

200~700C）

3.HRC=75.46-0.09bt（t为回火温度：

200~700C）

4.HRC=（819-t）/10

八、钢的成分、回火温度与硬度三元回火方程式

HRC75.50.094tC6.66W（C）

注：

HRC为洛氏硬度值；tC为回火温度；W（C）为钢的碳含量

或碳当量，对于合金钢，碳当量以下式计算：

CepC

1

Mn

1

CrMoV

1

NiCu

6

5

15

九、钢的临界点计算

1.下临界点的近似计算：

（1）

Ac1

723

25[Si]

15[Cr]

30[W]

40[Mo]

50[V]

7[Mn]

15[Ni]C

（2）

Ac1

5

1301

25[Mn]

40[Si]

26[Ni]

42[Cr]

C

9

（3）

A1

723

18[Ni]

14[Cu]

12[Mn]

8[W]16[Mo]

20[Cr]

26[Si]55[V]C

（4）

Ac1

722

14[Mn]

14[Ni]22[Si]

23[Cr]C

（5）

Ac1

723

11[Mn]

17[Ni]

29[Si]

17[Cr]

6[W]

290[A]C

（6）

Ae1

755

33[C]

23[Si]

18[Mn]

17[Cr]

5[Mo]

16[V]C

5

2.上临界点（Ac3）的近似计算：

（1）

Ac3

855

180[C]

14[Mn]

18[Ni]

2[Cr]

45[Si]C

（2）

Ac3

900

206[C]

15[Ni]

30[Mn]

11[Cr]

20[Cu]

45[Si]104[V]

32[Mo]13[W]700[P]C

（3）

Ac3

930

395[C]

14[Mn]

55[Si]

6[Cr]

25[Mo]

83[V]C

（4）

Ac3

910

320[C]

14[Ni]

12[Cu]

10[Mn]

5[Cr]

7[W]

14[Mo]

18[Si]

5[V]C

（本经验公式适用于含碳量≤0.40%的钢种）

（5）

Ac3782

150[C0.40]14[Ni]12[Cu]10[Mn]5[Cr]

7[W]

14[Mo]18[Si]5[V]C

（适用于含碳量﹥0.40%的钢种）

（6）

Ac3

854

180[C]44[Si]

14[Mn]

1.7[Cr]

18[Ni]C

（7）

Ac3

5

1538323[C]

25[Mn]

80[Si]

32[Ni]3[Cr]C

9

（仅适用于0.30~0.60%C，≤2%Mn，≤1%Si，≤3.5%Ni，≤

1.5%Cr，≤1.5%Mo的钢种）

3.上临界点（Acm）的近似计算：

Acm723

340[x0.80]30[Ni]18[Cu]15[Mn]11[W]22[Mo]

30[Si]

60[Cr]80[V]

（式中X为钢的含碳量）

4．贝氏体转变临界点（Bs~Bf）

（1）Bs830270[C]90[Mn]37[Ni]70[Cr]83[Mo]C

（该公式仅适用于0.10~0.55%C，0.20~1.70%Mn，≤5.0%Ni，

≤3.5%Cr，≤1.0%Mn的钢种）

6

Bs63045[Mn]35[Si]40[V]30[Cr]24[Mo]20[Ni]

（2）

12[W]C

（3）Bs830270[C]90[Mn]37[Ni]70[Cr]83[Mu]C

B50Bs60C

BfBs120C

注：

当钢的成分为0.10~0.55%C，0.10~3.5%Cr，

0.20~1.70%Mn，0.10~5.0%Ni时，计算误差在±20~25C

5.马氏体转变临界点（Ms~Mf）

（1）

Ms

520

320[C]

50[Mn]

30[Cr]

20[Ni]

S[Si]C

（2）

Ms

538

317[C]

33[Mu]

28[Cr]

17[Ni]

11[Si]11[Mo]

11[W]C

（适用于合金结构钢的Ms点计算）

（3）

Ms517317[C]

33[Mn]

26[Cr]16[Ni]

10[Si]

10[Mo]

10[W]C

（4）

Ms

517

300[C]

33[Mn]

26[Cr]

16[Ni]

10[Si]

10[Mo]C

（5）

Ms

520

50[Mn]

30[Cr]

20[Ni

Mo]

S[Cu

Si]

320C

（适用于0.20~0.80%C的工业用钢）

（6）

Ms

5141

0.62C

1

0.092Mn

1

0.07Cr

1

0.033Si

1

0.045Ni

1

0.029Mo

1

0.013W

C

（7）

Ms

4951

0.62C

1

0.07Cr

1

0.092Mz

1

0.029Mo

1

0.033Si

1

0.013W

1

0.045Ni

1

0.012Co

C

（8）

Ms

795

5500[C]

45[Mn]

35[V]

30[Cr]

20[Ni]

16[Mo]

8[W]

5[Si]

6[Co]

15[Al]C

（9）

Ms

525

350[C

0.05]

45[Mn]

35[V]

30[Cr]

20[Ni]

16[Mo]

8[W]

5[Si]

6[Co]

15[Al]C

7

（10）MxK

474[C]33[Mn]

17[Ni]

17[Cr]21[Mo]

Ms，K

561；M10，K

551

3；M50，K514

9；

M90，K

561；Mf，K

346

15；

（11）FeMs合金马氏体转变终3点：

Mf

650560C273C

6.马氏体形成量与形式温度的关系（工业用钢）

（1）M100Ms21515C

（2）

M90

Ms

103

10C

（3）

M50

Ms

47

9C

（4）M10Ms103C

十、常用钢的热处理回火方程式（50种）（黄春峰，热加工工艺，1993，

NO.3）

使用说明：

（1）钢村原材料化学成分及力学性能应符合国家技术标准要求

（GB.YB等），最大外径（或有效厚度）接近或小于临界直径；

（2）在淬火温度、回火时间与定值的条件下，回火方程仅适用于常规淬火、回火工艺；不可用于亚温淬火、复合热处理、形变热处理工艺等；

（3）在热处理过程中，还应选择正确的淬火介质，使冷却能力满足工艺要求；钢材要按要求预备热处理；除高速钢外，一般仅进行一次回火；

（4）考虑到随机因素影响，钢材热处理后，回火实际硬度和温度与

8

计算所得数据允许误差为≤5%；

（5）H1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

HRC，H2

HB，H3

30#

855

C/水

40#

835

C/水

45#

840

C/水

50#

825

C/水

60#

815

C/水

#

810

C/水

65

20Mn

900

C/水

20Cr

890

C/油

865C/油

12CrZNi4

865C/油

HV，H4

HRA

H1

42.5

1

20

T

H1

65

1

T

15

H1

62

1

9000

T2

H1

70.5

1

T

12

H1

74

2

25T

H1

78.3

1

T

12

H4

85

1

20T

H1

50

2

T

25

H1

72.5

3

40

T

（T≤400C）

H167.5120T

（T>400

C）

10

18CrZNi4W

850

C/油

H1

48

5

T2

120000

11

18CrZNi4A

870

C/油

H1

48

5

T2

80000

12

20CrMnTiA

870

C/油

H1

48

1

T2

16000

13

30CrMo

880

C/油

H1

62.5

1

T

16

14

30CrNi3

830

C/油

H1

600

1

T

2

15

30CrMnSi

880

C/油

H1

62

2

T

45

16

35SiMn

850

C/油

H2

540

5

8T

9

17

35CrMoV

850

C/油

18

38CrA

850

C/油

930C/油

1938CrMoAlA

930C/油

20

40Cr

850

C/油

21

40CrNi

850

C/油

22

40CrNiMo

850

C/油

23

50Cr

835

C/油

24

50CrVA

850

C/油

25

55SiMoV

850

C/油

26

55SiMnMoV

870

C/油

27

60SiZMn

860

C/油

28

65Mn

820

C/油

29

T7

810

C/水

30

T8

800

C/水

31

T10

780

C/水

32

T12

780

C/水

33CrMn840C/油

H2637.5

2

5

T

H150.915

28

104T2

H164110T

（T≤550C）

H195110T

（T≥550C）

H1

75

3

T

40

H1

63

3

T

50

H1

62.5

1

T

20

H1

63.5

3

T

55

H1

73

1

T

14

H1

60

3

T

50

H1

61

1

T

25

H1

68

1

T2

11250

H1

74

3

T

40

H1

77.5

1

12T

H1

78

1

T

80

H1

82.7

1

11T

H1

72.5

1

T

16

H1

67

1

T

30

（100C≤T≤400C）

10

34CrWMn830C/油

980C/油

35Cr12

980C/油

36Cr12MoV1000C/油

970C/油

37Cr12Mo

970C/油

383CrZW8V1150C/油

870C/油

398Cr3

870C/油

40

8CrV

950

C/油

41

9Cr3Si

865

C/油

42

5CrNiMo

855

C/油

43

5CrMnMo

855

C/油

H169125T

H164180T

（T≤500C）

H1107.5

1

T

10

（T>500C）

H1651100T

（T≤500C）

H385012T

（T≤500C）

H3126747T

（T>500C）

H317502T

（T≤600C）

H1687150T

（T≤520C）

H114815T

（T>520C）

H3

800

5

T

9

H1

69

1

T

30

H1

72.5

1

T

16

H1

69

1

T

30

11

44

W18Cr4V

1280

C/油

45

GCr15

850

C/油

1040C/油

461Cr13

1040C/油

472Cr131020C/油

483Cr131020C/油

494Cr131020C/油

501Cr17Ni21060C/油

1060C/油

519Cr18

1060C/油

H1

933

31250

T2

H1

733

2

3

T

H1

41

1

T

100

（T≤450C）

H1

1150

3

20

T

（450C≤T≤620

C）

H1

150

1

5

T

（T≥550C）

H162

5

104T2

6

（T≥350C）

H1

68.5

20

2110

4

T

2

（T≥400C）

H160120T

（T≥400C）

H16