其中δ(mm)为渗碳层深度；K为常数；t(h)为渗碳保温时间。 925℃渗碳时取K为0.63
故t=（1.50/0.63）×（1.50/0.63）=5.66h 故选渗碳时间为6小时
5冷却方法：
冷却方式：随炉缓慢冷却至850℃后出炉，组织的偏析基本消除，比较均匀。 对于重新加热淬火的工件，为了减少表面的氧化，脱碳及变形，应该炉冷至850~860摄氏度出炉空冷。最好是将坑冷。
6 渗碳后的组织
表面：碳化物+珠光体＋铁素体
心部：珠光体＋铁素体 7 渗碳工艺曲图
图为RQ3-75-9井式渗碳炉的工艺图
8 渗碳过程中注意的问题
（1）渗碳过程中，通常可借助观察排出废气的火苗，判断炉内的气氛。正常
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火苗呈现浅黄色，无黑烟和白亮的火束或火星。火苗长100~200mm，炉内压力为200~300pa。非正常的火苗有：火苗中有火星，表示炉内炭黑过多，火苗过长而且尖端外缘出现亮白色，表示渗碳剂供给量过多，火苗短而且外呈浅蓝色，有透明感，表示渗剂供给量不足。
（2）由于中段，内里部分和端面不做渗碳要求，应该涂上防渗碳涂料。 （3）对于重新加热淬火的工件，为了减少表面的氧化，脱碳及变形，应该炉冷至850~860摄氏度出炉空冷，最好是坑冷（冷却坑内应先加入一些甲醇，乙醇，以产生保护气氛）。
3.4.4.3 20CrMnMo的淬火工艺
1 渗碳后一次重新加热淬火的目的
提高硬度和耐磨性，如刃具、量具、模具等； 提高强韧性，如各种机器零件；
提高耐腐蚀性和耐热性，如不锈钢和耐热钢。 2 淬火温度
淬火温度：840±10℃
依据：亚共析钢淬火加热温度选用AC3+（30～50℃），这样既保证充分奥氏体化，又保持奥氏体晶粒的细小。 3 保温时间
淬火加热时间包括升温和保温时间两段时间，升温时间包括相变重结晶时间，保温时间实际上只考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需要的时间。 在具体的生产条件下，淬火加热时间常用经验公式计算，通过实验最终确定。常用的经验公式为：
τ= a?K?D 式中 τ 加热时间，min； a 加热系数，min/mm； K 装炉修正系数； D 工件有效厚度，mm。
加热系数a表示工件单位厚度需要的加热时间，其大小与工件尺寸、加热介质和钢的化学成分有关，下表是常用钢的加热系数。
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表3-13 常用钢的加热系数
工件直径 /mm ≤50 ＞50 ≤50 ＞50 750～800～1000～＜600℃箱850℃盐炉900℃箱式1300℃高式炉中加热 中加热或预炉或井式炉温盐炉中加热 中加热 热 0.3～0.4 1.0～1.2 0.4～0.5 1.2～1.5 0.45～0.50 1.2～1.5 0.50～0.55 1.5～1.8 0.30～0.40 0.30～0.35 0.17～0.2 0.30～0.35 0.16～0.18 0.65～0.85 0.16～0.18 工件材料 碳钢 合金钢 高合金钢 高速钢 根据设计的加工中心主轴，加热系数a的大小取1.5。
装炉量修正系数K是考虑装炉的多少和方式来确定的。工件在炉内的排布方式直接影响热量传递的通道，轴在炉中的摆布如下图：
修正系数K的值取1.3 所以，淬火加热时间 τ=a?K?D
≈23.4min
同时，工件在渗碳炉中保温的时间已经足够长无需再加热很长时间。 所以得到保温时间是0.5h。 4 淬火工艺曲线见图3-14
图3-14 淬火工艺曲线
5 冷却介质
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温度℃840±10℃淬火 / 30min 单液油淬 时间/h L-AN15(10号机械油)的冷却能力见表3-15
表3-15 10号机械油的冷却能力 特性温度/℃ 460
特性时间/s 4.8
800～400℃冷却/s 5.05
依据：该冷却介质冷却能力适中适合20CrMnMo小件零件的淬火工艺处理。淬火过程中Ms点已经进入对流阶段，低温区冷却能力远小于水，可以减少工件应力的产生，减少由于内应力产生的变形和开裂。 6 淬火后组织组成
表面：高碳马氏体＋碳化物＋残余奥氏体 心部：低碳马氏体＋残余奥氏体
依据 20CrMnMo的C曲线。由于表面渗碳含碳量较高在淬火后表面为马氏体和网状碳化物额和残余奥氏体，心部由于含碳量相对低所以其组成为低碳马氏体和残余奥氏体。
3.4.4.4 20CrMnMo的回火工艺
1 回火目的
提高淬火钢的塑性和韧性，降低其脆性，但却往往不可避免地要降低其强度和硬度，回火的另一个目的是降低或消除淬火引起的残余应力，这对于稳定工具钢制品的尺寸特别重要。一般来说，淬火零件不经回火就投入使用时危险地，也是不允许的。
回火可以在A1下很宽的温度范围内进行，钢的性能也可以在很宽的范围内变化，因此，回火是调整钢制零件的性能以满足使用要求的有效手段。 2回火温度
回火加热温度选为160±10℃
依据：低温回火时，马氏体发生分解，析出ε碳化物而成为马氏体，淬火内应力得到部分消除，淬火时产的微纹也大部分得到愈合，因此低温回火也可以在很
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少降低硬度的同时使钢的韧性明显提高。渗碳和碳氮共渗零件，不仅要求表面硬而耐磨，同时也要求心部有较好的塑性和韧性。但因其实质上相当于表层高碳钢与心部低碳钢的一种复合材料，因此用低温回火可以满足两部分要求。通常渗碳和渗氮零件的回火温度是 ＜180℃ 。
表 3-16 常用钢回火温度与硬度的关系
3 加热介质
加热介质：空气 4 保温时间
保温时间：1.5h
确定回火保温时间一般的做法是根据工件的截面厚度而定，一般每25mm厚度保温1~2h，温度高可酌情缩短。
回火的保温时间 回火时间一般为1～3小时
表3-17 在空气炉中保温时间
有效厚度/mm 保温时间/min ≤20 30～45 20～40 45～60 40～60 60～90 60～80 90～120 80～100 120～150 合金钢的保温时间按上述表格中所列出的时间增加20%～30%，空气炉低温
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热处理工艺课程设计--钢的热处理工艺设计
