鋼管熱處理加熱保溫時間法則
本文介紹了用于熱處理加熱時保溫時間的簡單計算法則——369法則，實際生產(chǎn)表明，該369法則的實行有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、簡化工藝。該法則包括各種金屬材料加熱保溫時的369法則，真空熱處理的預熱、加熱、保溫時的369法則，以及用于密封箱式多用爐熱處理加熱保溫的369法則。
一、各種金屬材料在空氣爐中加熱淬火保溫的369法則
1.碳素鋼和低合金鋼(45#、T7、T8等)
傳統(tǒng)的碳素鋼淬火加熱時間的計算公式：T=K?αD
式中，T——加熱時間min；
K——反映裝爐狀況的修正系數(shù)，通常在1.0～1.3范圍內(nèi)選取；
α——加熱系數(shù)，一般在0.7～0.8min／mm；
D——工件有效厚度。
在實際生產(chǎn)中，一般也根據(jù)經(jīng)驗和工件有效厚度(mm)來計算保溫時間。例如某45#鋼工件的有效厚度為60mm，在空氣爐中加熱淬火保溫時間大約是爐溫到溫后再保溫60min，即工件的每1mm有效厚度加熱1min，這是對于單件加熱。對于大批量生產(chǎn)，一爐裝入很多工件，就只有根據(jù)實際經(jīng)驗延長保溫時間或通過窺視孔，觀察工件透燒后再保溫一定的時間。經(jīng)驗證明，如果按照369法則，對于碳素鋼，保溫時間僅需原傳統(tǒng)保溫時間的30％即可。例如，對于采用箱式爐加熱60mm直徑的45鋼工件，其保溫時間公需60min×30％=20min。
2.合金結(jié)構(gòu)鋼(40Cr、40MnB、35CrMo)
因為合金結(jié)構(gòu)鋼中添加了一些合金元素，在加熱保溫過程中為使碳化物均勻化需要一定的時間。根據(jù)369法則，合金結(jié)構(gòu)鋼加熱的保溫時間可以是原來傳統(tǒng)保溫時間的60％。例如用傳統(tǒng)的公式計算的40Cr的保溫時問如果為100min，根據(jù)369法則，新的保溫時問為：100min×60％=60min。
3.高合金工具鋼(9SiCr、CrWMn、Crl2MoV、W6、W8等)
對于這些合金元素含量較高的鋼種，合金碳化物較多，因此需要較長的保溫時間，使其均勻化。369法則的保溫時間是原來傳統(tǒng)保溫時間的90％。
4.特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等)
這些鋼種的369法則可按照合金工具鋼的公式計算。即以傳統(tǒng)公式計算的加熱保溫時間×90％作為保溫時間。
5.預熱淬火
對于大型工件（有效直徑≥1m）調(diào)質(zhì)處理的預熱保溫時問的369法則為
即 T1=3D
T2＝6D
T3=9D
式中：T1為第一次預熱時間/h；T2為第二次預熱時間/h；T3為最終保溫時間/h；D為工件有效厚度/m。
對于直徑φ475～1030mm的大型鍛件，淬火加熱時應該有一次或二次預熱保溫，并且階梯加熱時，最大溫差出現(xiàn)在400～560℃和800～850℃，在這兩個溫度范圍內(nèi)的保溫時間也適用預熱淬火的369法則。實際生產(chǎn)證明，對于空氣爐加熱的中小零件(有效尺寸≤500mm)，預熱和加熱時的保溫時間也可按369法則計算。
二、真空加熱保溫時的369法則
傳統(tǒng)的真空爐加熱保溫時間的計算公式如下所示
T1=30+(1.5～2)D
T2=30+(1.0～1.5)D
T3=20+(0.25～0.5)D
式中：D為工件有效厚度/m；T1為第一次預熱時間/min；T2為第二次預熱時間/min；T3為最終保溫時間/min。
保溫時間還與裝爐量的大小有關(guān)，真空爐的加熱保溫時間與裝爐量、工件有效厚度等因素之關(guān)系的經(jīng)驗公式如下：
T真1=T真2=T真3=O.4×G(kg)+D(mm)
式中：G為裝爐工件凈重量/kg，其它符號意義與以前各式相同。該式是基于裝爐量在100～200kg左右，工件有效尺寸在100mm左右。
工件尺寸基本相同，擺放整齊，并留有一定空隙(擺放空隙<D)時，按下式計算之：
G≤300kg：T真1=T真2=T真3=30+D
G=301—600kg：T真1=T真2＝T真3=(30—60)+D
G=601—900kg：T真1＝T真2：T真3=(60—90)+D
G≥901kg：T真1=T真2=T真3=90+D
式中：G為裝爐總重量，包括工件、料筐、料架及料盤的所有重量(kg)；D為工件有效直徑（mm)。
對于變形要求嚴格的工模具，因為真空爐在低溫時傳熱速度較慢，第一次預熱保溫時，若時間太短則工件表面和心部的溫差太大，可能會造成工件熱應力變形。因此，第一次預熱時間應取上限值，第二次預熱取中限值，最終熱處理取下限值。對于普通合金結(jié)構(gòu)鋼工件或變形要求不太嚴格的工件，第一次預熱的時間可以取下限值，而在最終加熱時取上限值。對于一次僅裝一件的大型工件，因為其受熱均勻，傳熱較快，透燒較好，第一次和第二次預熱時可以取下限，最終加熱時，則根據(jù)實際要求取中限或上限。這樣不但保證了工件熱處理后的質(zhì)量要求，也大大節(jié)約了加熱時間，降低了生產(chǎn)成本。
三、密封箱式多用爐的369法則
工件在密封箱式爐中加熱的熱效率比真空爐高，故其369法則的參數(shù)可以按真空爐369法則中的下限選取，即
G=301—600kg：T真1=T真2=T真3=30+D
G=601—900kg：T真1=T真2＝T真3=60+D
G≥901kg： T真1=T真2=T真3＝90+D
來源：鋒王-熱處理
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