金属热处理通用工艺规程.docx
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金属热处理通用工艺规程
金属热处理通用工艺规程
1主题内容与适应范围
1.1本规程规定了钢制零部件在加热炉中透烧后在水油、空气中淬火及在炉中加热的正火、退火与回火热处理工艺方法和要求。
但不包括感应加热、火焰加热、电解加热等热处理方法。
1.2本规程适用于本公司钢制压力容器和零部件的淬火、正火、退火、回火热处理。
2总则
金属的热处理除符合本规程的规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规、标准、本公司其它相应规程和图样及专用工艺文件的要求。
3正火和退火
3.1热处理设备
3.1.1正火与退火所使用的加热设备必须满足下列要求：
3.1.1.1在加热设备正常装炉量情况下，有效加热区内的温度偏差应按表3-1所列的精度进行调节和控制。
表3-1
工艺类型
允许温度偏差℃
正火
±20
完全退火
±20
不完全退火
±20
等温退火
±15
球化退火
±20
去应力退火
±20
再结晶退火
±25
3.1.1.2工件加热后在随炉冷却过程中应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。
3.1.2温度测定及温度控制设备
3.1.2.1正火与退火所使用的各种加热设备都应配有温度测定及温度控制装置。
加热设备中的每个加热区，都应配有跟踪处理温度与时间关系的记录装置。
3.1.2.2热电温度测定设备的指示器经校正之后，其指示器上温度读数的误差不得超过表3-2的规定。
表3-2
预定温度T
＜400
＞400
温度指示总误差
±4
±T/10
3.2正火、退火件的装炉
3.2.1正火、退火件装炉时，必须放置在预先确定的有效加热区内，装炉量、装炉方式及堆放形式应保证工件加热和冷却均匀一致，且不得造成工件有较大变形和缺陷。
大件、形状复杂则采用低温装炉，加热到500℃左右保温一段时间后，再加热到正火、退火的温度。
3.2.2不同温度或成批生产的有效厚度相差一半以上的零部件，正火时不应一起装炉。
对单件有效厚度相差可适当放宽，但必须严格控制加热时间。
3.2.3装炉时工件堆放应有条理，不可杂乱堆放，钢板正火应垛装，支点距离小于1米，层距0.1～0.15米。
与校圆结合的正火筒节应卧放，下垫半圆形支座。
直接正火的筒节应竖放，下垫高度0.2米的平支座，筒节之间应保持0.2米以上的距离。
3.3工艺规范的选择
3.3.1加热温度
3.3.1.1正火与退火加热温度主要根据钢的临界点、热处理目的等因素来确定，其一般规律如下：
正火：
Ac3（或Acm）＋（50～70）℃
完全退火：
Ac3＋（30～50）℃
不完全退火：
Ac1＋（30～50）℃
等温退火：
Ac3＋（30～50）℃（亚共析钢）
Ac1＋（20～40）℃（过共析钢和共析钢）
球化退火：
Ac1＋（10～20）℃,Ac1－（20～30）℃
去应力退火：
Ac1－（100～200）℃
扩散退火：
Ac3＋（150～200）℃
再结晶退火：
Ac1－（50～150）℃
3.3.1.2常用钢材的正火加热温度见表3-3、表3-4、表3-5。
表3-3常用压力容器用钢板正火加热温度
钢号
加热温度℃
Q245RQ345R16MnDR
900～920
13MnNiMoR
950～980
18MnMoNbR
950～980
15CrMoR
900～950
表3-4常用钢材正火加热温度
钢号
加热温度℃
35
860～880
45
850～860
40Mn
850～860
40Cr
850～860
表3-5电渣焊接接头焊后正火加热温度和回火加热温度
钢号
正火加热温度℃
回火加热温度℃
Q235-B、C
900～930
Q245R
900～930
Q345R
900～930
600～650
13MnNiMoR
950～980
620～650
18MnMoNbR
950～980
680～700
15CrMoR
900～960
680～700
3.3.2加热速度
主要根据钢的成份，工件的尺寸和形状等因素来确定。
对高碳、高合金钢及形状复杂或截面大的工件一般应进行预热或采用低温入炉随炉升温的加热方式。
中小件可在工作温度装炉加热。
3.3.3加热时间
加热时间与钢的成份、工件的尺寸和形状、加热温度、加热介质、加热方式、装炉量和堆放形式以及热处理目的等因素有关。
工艺员应根据具体情况而定，但必须保证正火与退火在规定的加热温度范围内保持足够长的时间。
3.3.4冷却速度
冷却速度应控制适当。
以保证获得所需要的组织和性能。
正火件一般在自然流通的空气中冷却。
某些渗碳钢，过共析钢工件和铸件，以及大件正火也可采用风冷或喷雾冷却等。
退火件一般采用随炉冷却到550℃出炉空冷，对于要求内应力较小的工件应随炉冷却到小于350℃出炉空冷。
4淬火和回火
4.1热处理设备
4.1.1淬火加热设备应满足下列要求：
4.1.1.1有效加热区的温度应按表4-1所列的精度进行调节控制。
表4-1
序号
允许温度偏差℃
适用范围
1
±10
特殊重要件
2
±12.5
重要件
3
±15
一般件
4.1.1.2当采用盐熔炉加热时，应按盐熔脱氧制度对盐进行充分脱氧。
4.1.2淬火冷却设备及冷却介质
4.1.2.1淬火冷却介质、使用温度及适用范围应符合表4-2的规定。
表4-2
冷却设备
冷却介质
使用温度（℃）
适用范围
水槽
水
15～30
淬透性差，形状简单的工件
水
溶
液
盐类水溶液
20～45
淬透性差，形状简单的工件
碱类水溶液
20～50
淬透性差，形状较复杂的工件
有机化合物溶液
20～60
淬透性中等或差，形状复杂的工件
油槽
普通淬火油
30～80
淬透性中等或好，形状复杂的工件
空冷
空气
不特别规定指室温
淬透性好，形状复杂的工件
4.1.2.2淬火冷却设备应保证工件表面各部位均匀冷却。
4.1.2.3水槽中水、水溶液或混合水溶液不应含有过量的有害物质。
水溶液或混合水溶液的成份浓度应符合淬火要求。
4.1.2.4油槽中的油，应符合有关淬火油的国家行业标准。
对淬火油必须进行定期检验。
4.1.3回火设备
4.1.3.1回火加热设备有效加热区的温度偏差应按表4-3的允许误差规定进行调节和控制。
表4-3
序号
允许温度偏差℃
适用范围
1
±10
特殊重要件
2
±15
重要件
3
±20
一般件
4.1.4温度测定及温度控制设备
4.1.4.1各种热处理加热设备都应配有温度测定及温度控制设备。
淬火和回火加热设备中的每个加热区，应配有跟踪处理温度与时间关系的记录装置。
4.1.4.2热电温度测定设备的指示器经校正后，其指示器上的温度温度读数的总误差不得超过表3-2的规定。
4.2待淬、回火件的装炉
4.2.1待淬、回火件的装炉时，必须放置在预先确定的有效加热区内。
装炉量、装炉方式及堆放形式的确定，应保证工件均匀加热且不造成有害缺陷。
4.2.2允许不同材料，但具有相同的加热温度的工件同一炉内加热，同炉装入的工件有效厚度不宜相差太大。
4.2.3工件可直接装入淬火温度的炉中加热，装炉时工件摆放应有条理，不准直接抛入炉内。
4.3淬火工艺规范的选择
4.3.1加热温度
4.3.1.1选择加热温度的依据是钢的临界点，其一般原则如下：
亚共析钢：
Ac3＋（30～50）℃
共析钢、过共析钢：
Ac1＋（30～50）℃
4.3.1.2选择加热温度时还应考虑到淬火件的钢种及性能要求、原始组织状态、形状尺寸等因素。
必要时，应进行小批量试淬，以选择合适的加热温度范围。
4.3.2加热速度
高碳高合金钢及形状复杂的或者截面大的工件应进行预热或采用低温入炉随炉升温的加热方式，中小件可直接放入到淬火温度的炉中加热。
4.3.3加热时间
炉中的工件应在规定和加热温度范围内保持适当的时间，保证必要的组织转变和扩散。
加热时间与工件的钢种、形状、尺寸、加热介质、加热温度、加热方式等因素有关。
工艺员应具体情况而定，必要时应通过试淬以确定合适的加热时间。
4.3.4冷却
4.3.4.1冷却速度应控制适当。
在冷却过程中，冷却介质的使用温度不应超过4.1.2.1规定的范围。
4.3.4.2应采用适当的冷却方式，使工件表面各部位获得大致均匀冷却。
4.4回火的工艺规范
4.4.1回火温度和回火时间由回火件的钢种、性能要求确定。
对具有第一类回火脆性的钢种必须避开回火脆性温度区间；对具有第二类回火脆性的钢种，在回火脆性温度区间内加热后应采用油或水冷却。
4.4.2回火前后抽检工件淬火后的硬度，确定适当的回火温度。
4.4.3经淬火后的工件应及时回火。
4.5淬火加热后的保温时间计算
保温时间（分）=零件有效厚度（㎜）×（1.5～2）（分/㎜）。
保温时间以炉温到达规定温度时算起。
当装炉量大时，适当延长保温时间。
4.6常用钢板回火保温时间按表4-4，装炉量多时可适当延长保温时间。
表4-4常用钢材的回火保温时间（250～650℃回火）
有效厚度（mm）
≤25
26～50
51～75
76～100
101～125
126～150
保温时间（min）
40～60
70～100
100～150
150～180
180～210
210～240
4.7常用钢材的淬火工艺规范见表4-5。
表4-5常用钢材的淬火工艺规范
钢号
加热
温度℃
淬火介质
淬火后达到最低硬度（HRC）
达到最低硬度的最大直径（㎜）
35
860～870
水
＞35
≤50
45
840～850
水
水---油
≥40
≥47
≤80
≤30
30CrMo
860～870
油
≥40
35CrMo
850～860
油
＞45
35CrMoV
890～910
油
＞45
38CrMoAl
930～950
油
＞50
40Cr
850～860
油
＞40＞45＞50
≤50≤30≤20
40B
840～850
油
＞45
40Mn
840～850
油
＞45
40MnB
840～850
油
＞40
40MnVB
840～850
油
＞40＞45＞50
≤50≤30≤20
42SiMn
850～870
油
＞40＞45＞50
≤50≤30≤20
45Cr
840～860
油
＞50
45B
840～860
油
＞45
4.8常用钢材的回火温度见表4-6。
表4-6常用钢材的回火温度
钢号
要求硬度（HRC）
回火温度（℃）
冷却介质
35
20～25
520～540
空气
45
20～25
25～30
590～620
550～590
空气
30CrMo
25～30
580～600
空气
35CrMo
25～30
600～640
空气
35CrMoV
25～30
680～700
空气
38CrMoAl
25～30
640～660
空气
40Cr
25～30
600～620
油或水
表4-6（续）常用钢材的回火温度
钢号
要求硬度（HRC）
回火温度（℃）
冷却介质
40B
25～30
540～560
空气
40Mn
25～30
530～550
空气
40MnB
25～30
570～590
油或水
40MnVB
25～30
570～690
空气
42SiMn
25～30
600～620
油或水
45Cr
25～30
620～640
空气
45B
25～30
620～640
空气
4.9需调质状态进行机械性能复验的原材料。
4.9.1原材料进行调质作机械性能的拉力试样和冲击试样的热处理毛坯尺寸和热处理规范见表4-7。
表4-7试样调质热处理工艺规范
钢号
试样毛坯尺寸（㎜）
淬火
回火
硬度
（HRC）
温度
（℃）
冷却介质
温度
（℃）
冷却
介质
30CrMo
25
880
水、油
540
水、油
30.5～32
35CrMo
25
850
油
550
水、油
32.5～32
35CrMoV
25
900
油
630
水、油
35～37
38CrMoAl
25
940
水、油
640
水、油
32.5～34
40Cr
25
850
油
500
水、油
32.5～34
40B
25
840
水
550
水
24～26
40Mn
25
850
油
500
水、油
32.5～34
40MnB
25
850
油
500
水、油
32.5～34
40MnVB
25
850
油
500
水、油
32.5～34
42SiMn
25
880
水
590
水
23～30
45Cr
25
840
油
520
水、油
34～36
45B
25
840
水
550
水
26～28
4.9.2试样淬火冷却时，终冷温度尽量低，以保证试样淬硬、淬透。
4.9.3拉力试样和冲击试样应在同一根材料上截取处理毛坯料，应同炉同工艺规范进行热处理。
4.10有机械性能要求的工件，试样应与产品同炉进行热处理。
4.11图纸上有标记移植印记的零部件，应做好标记确认工作。
5热处理后的附属工序
5.1正火和退火后的附属工序
5.1.1在校正工件正火和退火时产生的残余变形时，应不影响其以后的机械性能及加工和使用性能，必要时校正后应进行去应力处理。
5.1.2在清除工件氧化皮时，应使其不受腐蚀及其它有害影响。
5.2淬火和回火的附属工序
5.2.1在校直淬、回火件时所产生的残余变形时，应不影响其以后的机械加工及加工和使用性能。
必要时，校正后应进行去应力处理。
5.2.2在清理淬火、回火件时，应使其不受腐蚀及其它有害影响。
6检验
6.1热处理操作工应按图样、专用工艺要求及有关规定进行热处理，并作好记录。
6.2质检部门和热处理责任工程师应对热处理过程进行监督检查，并仔细核实和审查相关记录。
6.3热处理后公司质检部门和热处理责任工程师应根据图样、专用工艺要求和有关规定对工件进行检验。
6.3.1质检部门应对工件进行外观检查，工件表面不得有裂纹及伤痕等缺陷。
必要时应采用磁粉、着色或超声波检测等方法对工件进行检查，确定有无裂纹。
6.3.2质检部门应采用百分表、塞尺、钢直尺等工具对工件进行变形检测。
轴类工件允许的最大弯曲值应符合GB/T16923《钢件的正火与退火》和JB3877《钢的淬火与回火处理》的规定。
板类工件的不平度，不应超过加工余量的2/3，特殊工件的变形要求可按照图样规定执行。
6.3.3质检部门应对工件进行硬度检查。
6.3.3.1正火和退火工件的硬度误差不能超过表6-1的规定。
6.3.3.2淬火和回火工件的表面硬度误差不能超过表6-2、表6-3、表6-4的规定。
6.3.3.3对于局部淬火回火件，应避免在淬火区与非淬火区交界部分测定硬度。
6.3.4必要时应进行金相组织检查。
根据热处理工艺类型及钢种不同，应得到满足
表6-1
工艺类型
硬度误差范围
单件
同一批件
HB
HV
HRB
HB
HV
HRB
正火
25
25
4
45
46
8
完全退火
30
30
6
60
60
12
不完全退火
30
30
6
60
60
12
等温退火
25
25
5
50
50
10
球化退火
20
20
4
40
40
8
表6-2
淬回火件类型
硬度误差范围（HRC）
单件
同一批件
＜35
35～50
＞50
＜35
35～50
＞50
特殊重要件
2
2
2
4
4
4
重要件
3
3
3
6
5
5
一般件
5
4
4
8
6
6
表6-3
淬回火件
类型
表面硬度误差范围（HV）
单件
同一批件
＜350
350～500
＞500
＜350
350～500
＞500
特殊重要件
20
30
50
35
45
80
重要件
25
40
70
45
70
100
一般件
40
60
100
60
80
120
表6-4
淬回火件类型
表面硬度误差范围（HB）
单件
同一批件
＜330
330～450
＜350
350～500
特殊重要件
20
25
30
40
重要件
25
30
40
60
一般件
35
40
55
75
附注：
1）表中的HB、HY、HRC值是根据各自的硬度试验和实测的数据，彼此之间没有直接换算关系。
2）对大型工件的硬度误差按照图样规定执行。
3）单件硬度是指抽样检验单件时硬度值的不均匀度；同一批料（件）硬度误差是指同一批材料在同一热处理条件下的工件硬度值的偏差范围。
各自要求的正常组织。
金相组织应符合有关标准的规定。
6.3.5重要工件如需要作机械性能检验，须在工艺文件中注明。
机械性能检验应按照国家有关标准和公司有关规定进行。
6.4公司质检部门和热处理责任工程师检验合格并确认后，工件方可转入下道工序。
所有热处理记录交质检部门资料室归档。
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