热处理工艺对gcr15simn钢组织和性能的影响.docx
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热处理工艺对gcr15simn钢组织和性能的影响
热处理工艺对GCr15SiMn钢组织和性能的影响
摘要：
主要研究了GCr15SiMn轴承钢的热处理工艺与组织及性能间关系，通过采用不同加热时间、温度淬火和不同温度下回火实验，结合组织性能测试分析，从而获得最佳性能。
实验表明：
不同淬火温度下钢的硬度随回火温度升高而降低，860℃，40min油淬，然后150℃，1h回火综合机械性能最佳。
关键词：
GCr15SiMn轴承钢；组织性能；显微组织；合金元素；残留奥氏体；
针状马氏体
一、绪论
1.1背景
由于近年来，钢铁行业产能过剩、市场需求不断下滑、价格一蹶不振，很多工业发达国家，如欧、美、日、俄等老牌的钢铁发达国家逐渐将发展的重心转移到高技术含量、附加值也较高的特殊钢产品。
我国的特殊钢在生产数量上已经跟上国民经济的速度，特殊钢品种也取得了长足的进步，需求量大，应用范围广的特殊钢无论在质量还是数量上都能满足国民经济各方面的需求。
轴承钢是特殊钢中的典型代表，它能够在恶劣的服役条件下工作，有着较高的使用性能，生产难度最大、质量要求严、检验项目多。
在国民经济中——滚动轴承被称为“工业的关节”。
轴承工业发展水平的高低，往往代表或制约着一个国家机械工业和其他相关产业的发展水平，它一直被视为机械工业的基础产业和骨干产业。
伴随着经济全球化和经济一体化的趋势，我国已经一跃成为世界轴承生产消费大国，拥有着无比广阔的市场和巨大的消费潜力。
但是，我国轴承钢的质量、性能、绿色化水平上与国际先进水平还相距甚远[1]。
我国的轴承钢落后于国外先进水平，主要表现在碳化物颗粒大、碳化物分布不均匀等方面，因此影响了轴承的使用寿命[2]。
为了提高我国的轴承钢质量，许多科研院校、企业开展了大量的研究工作，包括轴承钢的洁净化冶炼、轧制、热处理等。
其中关于GCrl5SiMn轴承钢的球化退火，更是从节能、提高生产率、提高轴承钢的质量及其稳定性考虑，展开了大量的研究。
为此本文在热处理对GCr15SiMn轴承钢组织和性能的关系方面进行了深入的探究。
通过1*5*4种方案，退火、淬火、回火工艺步骤的亲身实践，得到了一些较为有意义的数据和参考。
1.2滚动轴承的质量、性能要求及失效形式
1．2．1轴承钢的质量要求
轴承钢主要用于制造轴承套圈（内套、外套）和滚动体（滚珠、滚柱、滚针）。
在合金钢领域中，轴承钢是检验项目最多、质量要求最高、生产难度及用量最大的钢种之一。
纯净度，即钢中夹杂物的比重；碳化物的分布弥散；以及钢材的表面质量，比如尺寸精度，表面裂纹这三个指标是衡量轴承钢质量高低的重要标准[3]。
轴承钢的纯净度是指轴承钢中夹杂物的含量与类型、气体含量及有害元素的种类和含量。
应尽可能降低轴承钢中的夹杂物含量[4]。
因为夹杂物破坏了钢的连续性；在压力加工过程中或热处理时由于金属（基体）与夹杂物的热膨胀系数不同，在夹杂物和金属界面会形成初始裂纹，他们是金属疲劳源，会进一步造成疲劳破坏，产生的原因由于是夹杂物和金属界面处产生了方向相反的微观应力：
单独的硫化物夹杂同样破坏了钢的连续性。
轴承钢的均匀性是指材料的化学成分、内部组织包括基体组织、析出相碳化物颗粒度及其间距、夹杂物颗粒和分布等均匀程度[5]。
轴承钢大多数是过共析钢，它有很大比重的碳化物，轴承的耐磨性和疲劳寿命取决于这些碳化物的颗粒大小和分布状态。
碳化物液析、碳化物带状和轧后冷却过程中沿晶界析出网状碳化物这些问题正是由于钢锭结晶偏析造成了轴承钢中的碳化物分布不均匀。
轴承钢中碳化物的不均匀分布是由于钢锭结晶偏析所造成的，表现为，外国的研究机构从两方面着手来改善轴承钢的碳化物分布不均匀的问题，第一是试图减小钢锭或钢坯的偏析，严格把控浇铸温度，让过热度控制在10℃上下浮动；第二是通过加强钢锭或铸坯的高温均热扩散，来消除碳化物液析，改善碳化物带状偏析；除此以外采用低终轧温度或者通过对钢材进行正火处理来改善网状碳化物，消除大块碳化物。
轴承钢的疲劳寿命因为高碳铬轴承钢组织中的碳化物分布不均匀一直很难得到提高。
1．2．2滚动轴承的主要失效形式[6]
一般来说下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。
除此以外，还有就是裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。
[7]
1）接触疲劳失效
接触疲劳时效指的是由于轴承在工作时外表面遭受到交变应力的作用而发生的失效。
接触疲劳剥落发生在轴承的工作表面，随之而来的疲劳裂纹最开始在接触的表面轴承工作表面最大交变切应力的地方，随后扩展到外表，造成不同类型的剥落，最常见的有点蚀（或麻点剥落），片状的称为浅层剥落。
接触疲劳时效的疲劳源是由于剥落由表及里向深层次扩展形成深层剥落。
[8]。
2）磨损失效
磨损失效指的是两个外表面之间相对滑动摩擦导致表面金属不断磨损而产生的失效[9]。
持续的磨损将会引起轴承零件的逐步破坏，最后会造成轴承尺寸精度丧失以及其他相关的一系列问题。
磨损可能造成外形变化、配合间隙增大以及工作外表面形貌变化，更有甚者可能会影响到光滑剂或使其污染到达一定水平而形成光滑功用完整丧失，导致轴承丧失旋转精度而不能正常旋转。
磨损失效作为轴承常见的失效形式，常见的形式可以分为磨粒磨损和粘着磨损。
a.仪器检测
应用仪器，比如说铁谱仪、SPM、新型VIB05检测仪来判断轴承的运转状态，来判别是否应当停止维护或改换，是简单又有效的办法[11]。
例如当运用VIBO5检测仪，这是一款基于微处置器最新设计的机器状态检测仪器，具备有振动检测，IKO进口轴承状态剖析和红外线温度丈量功用。
它的操作简单，自动指示状态报警，十分合适现场设备运转和维护人员检测设备状态，及时发现问题，保证设备正常牢靠运转。
应用这样的仪器，能够充沛应用轴承工作潜力，及时将轴承保修，并可防止毛病发作，比拟合适年轻工作人员，以补偿其经历方面的缺乏。
b.人工检测
在不具备上述仪器的场所，能够运用相似医用听诊器的设备改装的监听工具检测，经历丰厚的操作人员也能够经过圆棒或扳手等工具抵触最接近轴承的机器外壳部位，用耳朵经过工具监听轴承的运转声。
在没有上述仪器的情况下，也可以使用类似医用听诊器的设备改装的工具检测，甚至工作年代久远的工人可以用圆棒或者扳手接近轴承机器的外壳，用耳朵就可以监听轴承的运转声。
正常的轴承运转声应当是平均、平稳不刺耳，而不正常的轴承运转声则是断断续续，有冲击性或刺耳的声音。
1．2．3滚动轴承的性能要求
滚动轴承对材料的基本要求在很大程度上取决于轴承的工作性能。
选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响[12]。
其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的。
由于滚动轴承对材料的基本要求是由轴承的失效形式决定的，所以要求制造滚动轴承的材料经过后工序的一定热处理后应具备下列性能：
（1）高的接触疲劳强度
（2）高的耐磨性
（3）高的弹性极限
（4）适宜的硬度
（5）一定的冲击韧性
（6）良好的尺寸稳定性
除此以外，考虑到某些轴承工作的特殊条件，除了具备上述基本要求外，对它所用的材料还需要提出相应的特殊性能要求，比如说耐高温、高速、抗腐蚀及防磁性能...
1.3国内轴承钢的发展及现状
1.3.1国内轴承钢的发展及存在的问题
国内轴承钢的发展史可以分为以下四个阶段
第一阶段（1950—1960年）是学习和起步阶段,该阶段仅生产高碳铬轴承钢。
第二阶段（1961—1975年）是自行研究和开发阶段。
在钢种方面,开发出高温轴承钢、不锈轴承钢、渗碳轴承钢及原子能等尖端科技装备和仪表用的特种轴承钢材料。
在冶炼方面,开发了电渣重熔、炉外合成渣熔炼及平炉-电炉混炼+RH真空脱气等新技术、新工艺。
在热处理方面,开始探索连续式热处理炉在轴承钢球化退火中的应用,为以后的发展奠定了基础[13]。
第三阶段（1976—1985年）是发展和提高阶段[14]。
为适应计算机、机器人、宇航仪表等领域急需高精度、长寿命的轴承产品,冶金企业围绕提高钢的纯洁度、改善碳化物不均匀性,对钢的生产工艺、技术装备和检测仪器等进行了全面的改造,相继建立了与18t、30t电弧炉相配合的VAD（VHD）、LFV等精炼设施。
GCr15类钢的氧含量从大气下熔炼的30—40LgPg降到了10LgPg左右,生产的轴承钢材,氧含量和接触疲劳寿命已达到80年代瑞典SKF和原西德进口材的实物水平。
但从整体上看,我国轴承钢生产仍存在炉容量小、全部模铸、轧制及热处理工艺落后等问题,钢材表面质量、尺寸精度没有得到同步提高,与国际水平尚有较大差距。
第四阶段（1985—2005年）是对标国际先进水平阶段。
‘钢厂炉外精炼技术逐渐成熟,电炉容量越来越大,广泛应用连铸技术,已经实现连铸坯热送;钢材纯洁度显著提高:
钢中氧和钛含量分别达到5—7LgPg（特殊轴承钢的氧含量达到2—5LgPg）和10—12LgPg,钢中硫含量可控制在0.1003%以下,钢材的碳化物不均匀性得到明显改善,采用辊底式连续退火炉,使珠光体组织得到改善,钢材的外观尺寸也显著改善。
’轴承钢生产已趋于专业化生产,并开始向世界顶级的NMB、SKF、TIMKEN、NSK等跨国轴承公司提供钢材[15]。
表面上我们国家已经成为轴承钢制造大国，但是实际上我们离轴承钢制造强国还有相当长的一段路要走，主要表现在以下几个方面：
（1）轴承钢品种、规格不全,低档次较多,高档次较少。
高质量、高性能轴承钢品种少。
从品种方面,尚未形成高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、高淬透性轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等专用轴承材料系列。
高纯洁度的精品轴承钢的比例较低。
（2）轴承钢钢材的质量、性能稳定性较差,外观质量欠佳。
轴承钢的专业化生产程度较低。
中国轴承钢生产分散度大,几十家生产厂家中有百分之八十厂家的生产工艺装备不配套,尤其是成品工序的装备以及相关在线检测手段落后,严重制约了我国轴承钢总体质量和性能的提高。
轿车轴承用钢、高速铁路轴承用钢、进口装备专用轴承用钢、部分高精度、高附加值和在特殊工况条件下使用的专用轴承（钢材）仍需进口。
1.3.2国内轴承钢的生产现状
相对其它的钢铁产品来说，目前轴承钢的生产企业类型比较分散，大小企业都有。
虽然轴承钢产量主要集中在几家大型企业，但某些规格、品种的轴承钢小型企业也占了一定的比例。
为了保证轴承钢的质量，国家从1990开始对轴承钢的生产实行生产许可证管理制度，当时有34家企业获得生产许可证。
1997年国家颁（换）发了轴承钢生产许可证，颁（换）发品种范围是“轴承钢棒材（包括热轧材、热轧退火材、锻材、冷拔材）、轴承钢管、轴承钢丝和渗碳轴承钢”四大类，与1990年相比，发证范围增加了渗碳轴承钢产品。
截止到1998年底，共有45家企业取得轴承钢（包括棒、管、丝等）的生产许可证。
从已经发放生产许可证的分布情况可以看出：
目前获准生产YJZ84的企业有26家；获准生产YB9-68的企业有30家；获准生产YB245-64的企业有12家；获准生产YB/Z12-77的企业有5家；获准生产GB3203-82的企业有6家。
其中某些企业还同时获得了好几个标准的轴承钢生产许可证。
1.3.3国内轴承钢质量要求
轴承钢主要用于制造轴承套圈（内套、外套）和滚动体（滚珠、滚柱、滚针）。
在合金钢领域中，轴承钢是检验项目最多、质量要求最高、生产难度及用量最大的钢种之一。
从三个方面衡量轴承钢质量的高低:
一是纯净度，即钢中夹杂物的含量;二是碳化物不均匀性;三是钢材的表面质量，包括尺寸精度，表面裂纹。
轴承钢的纯洁度:
是指轴承钢中夹杂物的含量与类型、气体含量及有害元素的种类和含量。
因为夹杂物会破坏钢的连续性，所以应该通过各种方法和途径尽可能降低轴承钢中的夹杂物含量：
因为在压力加工过程中（即热处理时）金属与夹杂物的热膨胀系数不同，所以在夹杂物和金属界面会产生异性微观应力，导致初始裂纹的产生，并有可能进一步形成疲劳破坏的疲劳源；弥散分布的硫化物夹杂也有可能破坏轴承钢的连续性。
因为氧含量的高低对轴承钢纯净度有重要影响，伴随着氧含量的减少，轴承的疲劳寿命可以提高好几倍。
从现在的技术角度来说，氧含量很容易控制在1Sppm以下。
当氧含量达到轰l0Sppm的水平后，对轴承钢纯净度的进一步提高出现了两种不同的倾向:
日本轴承钢生产厂山阳仍然在为更低的氧含量而努力，超纯轴承钢的氧含量甚至达到4Sppm，同时钦含量也降低至7—8Sppm。
而以SKF为代表的欧美企业则更重视夹杂物的尺寸、数量和性质，要求尺寸小，数量少，可变形[16]。
轴承钢的均匀性:
是指材料的化学成分、内部组织包括基体组织、析出相碳化物颗粒度以及其间距、夹杂物颗粒和分布等均匀程度[17]。
影响轴承钢均匀性的因素很多，钢锭结构，锭重，浇铸温度，铸锭方法等影响钢中化学成分的分布状态，钢锭、钢坯在热加工前的加热工艺、钢材热加工终止温度及随后的冷却方法，球化退火工艺等影响碳化物的均匀性。
液析碳化物、带状碳化物、网状碳化物评级的级别是衡量碳化物均匀性的指标。
经相关研究显示：
液析碳化物造成的危害性跟钢中的夹杂物是相当的（‘带状碳化物评级如果达到3-4级可以使钢材的疲劳寿命降低约百分之三十；网状碳化物每升高一个等级，可以使轴承的疲劳寿命降低⅓；碳化物颗粒大小也会影响轴承的寿命。
当马氏体基体组织中含碳量值一定时，碳化物平均粒度越小则疲劳寿命越高。
’）
自1986年第2季度以来，国家质量技术监督局对轴承钢及其棒材进行过5次国家质量监督抽查，通过分析历次抽查的实物检测数据发现，与国外轴承钢实物质量相比，我国生产的轴承钢在氧含量、非金属夹杂物级别、碳化物均匀性等指标方面有一定的差距。
钢的化学成分稳定性、纯净度较用户的要求也有一定的差距。
我国的轴承钢年产量约60--70万t，主要品种为高碳铬轴承钢，以前我国轴承钢生产特点是容量小，全模铸，轧制和热处理工艺落后，近年来虽然相继投产了一些大容量的电炉并配备了二次精炼设备和连铸机，但整体水平与瑞典、日本等国家相比，仍有很大的差别。
另外我国的高碳铬轴承钢的材料利用率只有40％，而瑞典和日本等国达到60％以上，造成这种状况的主要原因是品种结构不合理所致，既棒材的比重大（>90％），而管材的比重较小。
1.3本课题的研究方法和目的意义
1.3.1研究方法
通过GCr15SiMn的热处理工艺参数，先进行预处理（球化退火）选择在770，800，830，860，890℃的进行淬火处理[18]。
然后，进行不同温度的回火处理，回火温度分别为150,200,250，300℃。
同时，每一步选试样测定其布氏硬度HRC。
1.3.2目的意义
通过进一步研究GCr15SiMn的合金元素、热处理工艺及性能间的关系，通过预设的热处理工艺，测定其硬度和机械性指标并观察其金相组织，从而得到综合机械性能最佳的GCr15SiMn轴承钢以及它的回火系列金相图谱，完成其基本数据，更好的指导生产。
二、实验原理及实验方法
2.1实验材料与方法
2.1.1材料化学成分[19]（表2.1为GB/T18254-2002规定的轴承钢的化学成分）
表2.1轴承钢化学成分
名称
成分%
C
Cr
Si
Mn
Mo
P
S
Ni
Cu
GCr15SiMn
0.95~
1.05
1.30~
1.65
0.40~
0.65
0.90~
1.20
≤
0.10
0.025
0.020
0.32
0.25
试验用材
1.00
1.50
0.50
1.00
0.10
0.025
0.020
0,32
0.25
2.1.2试样制备与试剂
制备36块试样，直径为16mm。
用作淬火与回火实验，腐蚀液是采用的是4%的硝酸酒精。
其制备方法是采用4ml硝酸中加入96ml酒精（94%）
2.1.3实验设备
型号
炉膛尺寸/mm
额定功率/kw
额定温度/℃
SX2-2.5-12
200×120×80
2.5
1200
SX2-10-13
250×150×10
10
1300
HR-150A型洛氏硬度计1台
SX2—2.5-12箱式电阻炉
SX2-10-13箱式电阻炉
AxioImagerA1mHAL100金相显微镜1台；
单盘台式抛光机1台；
金相砂纸、水砂纸若干
2.1.4常规轴承热处理工艺
轴承的热处理包括两个环节，预处理是球化退火，终处理是淬火和低温回火[20]。
2.1.4.1球化退火
轴承钢球化退火有两个目的[21]，第一个目的是降低硬度，以便于切削加工；第二个目的是为获得铁素体组织做准备。
材料最后的性能受碳化物的形状、大小、数量和分布影响很大，后续的淬火和回火对碳化物组织形态的改变也是微乎其微的。
这是因为，在淬火绝大部分的碳化物是不能溶解的，组织形态受球化退火影响大，基本上就是由球化退火决定的，所以控制组织形态的关键在于对球化退火的严格控制。
原来的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCrl5SiMn为800"一820℃）保温后在随炉冷却。
如果冷却速度太快，碳化物较小，并且弥散分布，硬度比较高，如果看冷却速度太慢，碳化物会聚集长大，硬度也比较低。
这种工艺时间长，并且退货后的碳化物颗粒也不算是均匀，严重影响冷加工和最终淬回火的组织和性能。
2.1.4.2马氏体淬回火
热处理的第二个环节是淬火和低温回火，对轴承钢最后的工艺性能有重要影响。
淬火温度在AC1和ACM之间，奥氏体化温度越高，原始组织就越不稳定。
即，奥氏体基体的碳含量越高，淬火后残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸也越大，亚结构中的孪晶比例也大，极易形成淬火显微裂纹。
奥氏体化温度和淬火后硬度成线性关系，但韧性下降。
奥氏体化温度过高也会因为淬火后残余奥氏体的量太大导致硬度、冲击韧性和疲劳强度太低，就GCrl5SiMn来说，淬火温度应严格控制在850+10℃范围内，淬火后的组织为（马氏体+残余奥氏体+未溶碳化物）淬火以后应该立即进行回火，目的是消除内应力，提高韧性，稳定材料组织和尺寸。
GCrl5SiMn钢的回火温度为150---160℃，回火时间为1h，回火组织为回火马氏体、均匀细小的碳化物及少量的残余奥氏体[22]。
2.2实验方案
2.2.1球化退火工艺确定
退火就是把钢材加热到临界温度Ac1附近，保温一段时间，然后通过缓慢冷却获得接近平衡组织的热处理工艺。
通俗点来讲，退火过程其实就是让组织从非平衡态向平衡态过度。
通过球化退火，可以起到均匀钢的化学成分和组织，消除铸造偏析，达到细化晶粒，消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形和开裂，降低硬度，改善切削加工性能的目的。
还可以提高塑性，便于冷变形加工；消除淬火后的过热组织以便再进行重新淬火；脱氢，防止白点。
去氢退火、再结晶退火、去应力退火、均匀化退火、等温退火、球化退火等是常用的退火工艺。
锻造后，会对钢进行预先热处理，最常用的则是球化退火。
球化退火是将刚中的碳化物球状化，其目的主要是以下几点：
第一是让珠光体中的渗碳体发生球化转变，球状珠光体比普通珠光体强度、硬度低，但是韧性高，可以有效改善热处理工艺性能，减少钢材在淬火加热时的热敏感性和变形开裂的倾向。
第二是降低钢材的硬度，改善其切削性能；第三是提高塑性，更有利于冷挤压成型；第四为后续的热处理做准备，经淬火回火后获得良好的综合力学性能。
过共析钢经常要进行球化退火，常见的过共析钢有碳素工具钢、合金工具钢、滚动轴承钢以及冷挤压成型的结构钢。
普通球化退火和等温球化退火的温度都一样，都是Ac1+（20～30）℃,区别在于，普通球化退火加热保温后，冷却到大约500℃再出炉空冷。
而等温球化退火是在加热保温后，快冷至Ar1下20℃左右，等温一段时间，在冷却到500℃出炉空冷。
碳钢、合金刀具钢、冷冲模具球和轴承零件常作等温球化退火工艺，采用等温球化退火，通过增加过冷度来提高球化速度，从而获得更为细小的、均匀的碳化物[25]。
球化退火后的组织为索氏体型珠光体+粒状碳化物,硬度HRC16～25.4
本实验采用的是球化退火，将钢件温度加热到Ac1+（20~30）℃保温一段时间，然后随炉冷却到室温，根据表2.2，其Ac1温度为770℃，因此较为理想的温度为800~810℃之间，于是我们制定以下球化退火工艺:
810℃加热2h,随炉冷却至650℃，再出炉空冷。
根据临界温度初步确定加热温度
表2.2
临界点
Ac1
Ac3
Ms
温度（近似值）/℃
770℃
872℃
200℃
2.2.2淬火温度确定
把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到稳定状态的马氏体或者下贝氏体组织的热处理工艺称之为淬火。
其目的：
提高工具、渗碳零件和其他高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性[24]。
由于GCr15SiMn轴承钢属于过共析钢，所以对其温度应该选Ac1+（30~50℃），因为过共析钢在淬火之前都要进行球化退火，使之得到粒状珠光体组织，淬火加热时组织为细小奥氏体晶粒和未溶的粒状碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布在马氏体基体上的细小粒状碳化物组织。
这种组织不仅具有高强度、高硬度、高耐磨性，而且也具有较好的韧性。
如果淬火加热温度超过Accm，加热时碳化物将完全溶入奥氏体中，是奥氏体的碳质量分数增加，是Ms和Mf点降低，淬火后残余奥氏体量增加，使钢的硬度和耐磨性降低，同时，奥氏体晶粒粗化，淬火后容易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。
此外，淬火加热温度高，淬火应力大，工件表面氧化、脱碳严重，也增加可工件淬火变形及开裂的倾向。
因此，根据GCr15SiMn轴承钢的临界温度，其淬火温度应该为800~820℃[26]。
将材料分成分别打上编号。
在淬火实验中，把试样按温度770,800,830,860,890℃分成五大组。
在其中在860℃淬火的分成三组，加热时间为40分钟，
GCr15SiMn弹簧钢属于过共析钢，其淬火加热温度应主要根据相变点来确定。
所以，对于GCr15SiMn应选取其Ac3+（30~50℃）即810℃退火。
因此，GCr15SiMn钢的正常淬火温度达到860℃左右。
2.2.3淬火加热时间确定
淬火加热时间应包括工件整个截面加热到预定淬火温度，并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需要的时间。
在具体生产条件下，淬火加热时间常采用经验公式[25]。
常用经验公式是
τ=α·Κ•
（1）
式中τ——加热时间，（min）；
α——加热系数,（min/mm）；
Κ——装炉修正系数；
D——零件有效厚度（mm）
加热系数α表示工件单位需要的加热时间，其大小与工件尺寸，加热介质和钢的化学成分有关。
如表2.3示。
表2.3常用钢的加热系数[14]
工件材料
工件直径mm
＜600℃箱式炉中加热
750 -850℃盐浴炉中加热或预热
800-900℃箱式炉或井式炉中加热
1000-1300℃高温盐炉中加热
碳钢
≤50
＞50
0.3-0.4
0.4-0.5
1.0-1.2
1.2-1.5
合金钢
≤50
＞50
0.45-0.50
0.50-0.55
1.2-1.5
1.5-1.8
高合金钢
0.30-0.40
0.30-0.35
0.17-0.2
高速钢
0.30-0.35
0.65-0.85
0.16-0.18
0.16-0.18
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