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美国热处理BAC5617标准
发布时间:2019-06-21 17:35 来源:tommy 阅读:
本文对热处理标准BAC5617的框架内容做了简要介绍,重点分析了其保证零件热处理后力学性能的举措。主要是:规范用材,限定尺寸保证完全淬透,指定淬火冷却介质以及最低回火温度。
BAC5617标准是继MIL-H-6875外,美国热处理界的一个重要标准,最早在1960年发布,其后在1998年进行了修订,在金属热处理领域具有广泛的影响。该标准对热处理的诸多环节都进行了详细细致的规定,有很多特色。本文先介绍本标准的框架结构,然后分析其在保证零件热处理后力学性能方面所采取的措施,供国内同行参考。
 
BAC5617 引用和参考了多个标准,大致可以分为金属性能测试方面的标准(ASTM A370,ASTM E8,ASTME10,ASTEM E18,ASTM E92,ASTM E384),过程控制和样品准备方面的标准(BAC5621,BAC5722,BAC5751,BAC5771,MIL-STD-105),以及热处理要求的标准(MIL-H-6875)。
 
该标准覆盖了热处理全过程,分为13章共34页。框架内容主要有:
(1)工艺材料控制:规定和引用了相关热处理用钢的材料规范。
 
(2)设备设施控制:包括温度控制,加热炉,真空炉,淬火槽系统,清洗和工装吊具等方面的规定。
 
(3)生产过程控制:包括操作程序,气氛控制,一般加热炉和真空炉的操作要求,预热,正火,淬火加热,淬火冷却,回火等方面的规定,还对一些特殊钢种如5Cr-1.5Mo以及D6AC的热处理过程做出了详细规定。
 
(4)热处理质量控制和检验:包括脱碳等缺陷控制,机械性能的取样及试验方法等。
该标准的一个突出特点是力学性能导向,确保零件热处理后获得所需要的力学性能,这对可靠性设计和杜绝早期失效具有重要意义。为达这一目的,该标准主要采取了如下措施。
1.对涉及的钢种质量提出了详细要求和规定
标准中涉及钢种23种,都有详细的成分等质量规定。具体钢种明细如下。1065/G10650,1070/G10700,1095/G10950,4037/G40370,4130/G41300,4135/G41350,4137/G41370,4140/G41400,4330M/K23080,4335M/K33517,4340/G43400,4340M/K44220,52100/G52986,6150/G61500,8630/G86300,8735/G8735,8740/G8740,HS-220/K33020,MN-Si-Ni/K32500,9Ni-4Co-20C/K91412,9Ni-4Co-3C/K91283,5Cr-1.3Mo/T20811,D6AC/K24728。
 
2.对不同材料制作零件的尺寸上限做出规定,以确保淬透
部分规定如表1所示。通常淬透性(油淬临界直径)计算可以按照下式(1)~(3)进行。
 
式中Doc ——油淬临界直径;
ES——半马距;
G——晶粒度;
M——合金化当量;
C及各合金元素是钢中百分含量。
 
以4140为例,取6级晶粒度,按照式(1)~(3)的计算结果是油中临界直径为56.75mm。可表1规定4140的尺寸上限是1英寸或25.4mm。差别的原因就在于如该标准所指出的,要求零件淬火后得到90%的马氏体,完全淬透,这与目前国内大多采用半马淬透的设计规范相比要严得多。不仅如此,该标准还规定如采用热油淬火,零件尺寸上限要减为冷油的75%。如4140钢在冷油中淬火,其尺寸上限是1英寸(25.4mm),在热油中淬火降为0.75英寸(19.05mm)。真空淬火时,尺寸上限也采用冷油的75%。如果工件在淬火工序时,尺寸明显大于这里的上限尺寸,则须加工到该尺寸附近再淬火,差距不超过0.125英寸(3.17mm)。
 
3.将冷却介质作为控制材料进行了特别指定
标准如下中指定使用的淬火介质如下。
 
好富顿的冷态淬火油HoughtonQuench K 和Houghton No 2;分级淬火油Mar-temp 2525;聚合物淬火剂 Aqua Quench 251,Aqua Quench 364以及多种淬火盐类均在指定之列。以Houghton Quench K为例,图1是按照ISO9950 测定的冷却曲线。 Ivf 仪的主要发明者和ISO9550的主要起草者,Segeberg指出需要区别淬火油的冷却能力和淬硬能力,前者是移去热量的能力,而后者是能促使钢淬硬的能力。在大量试验的基础上,Segeberg得到淬火油淬硬能力HP的回归计算公式 :
 
HP=91.5+1.34Tvp+10.88CR-3.85Tcp   
 
式中  Tvp——从膜沸腾到泡沸腾转换温度(℃);
CR——550℃时的冷速,即V550(℃/s);
Tcp——从泡沸腾到对流传热的转变温度(℃)。
BAC5617标准还规定,水基冷却介质的使用温度一般不超过100F(37.8C)。对强度低于200ksi,工件的出油温度不高于212F(100C);对于强度高于200ksi 的,出油温度要低于160F(71C)。
 
4.根据不同强度,规定了最低回火温度
该标准对于不同强度要求的零件的最低回火温度做出了规定。实际回火温度大多在该最低温度以上50F进行回火。最低回火温度的设定,兼顾了组织和综合力学性能的要求,避免了只满足硬度要求,而忽视组织和其他性能要求的倾向。
该标准还制订了很多其他有启发意义的规范,对稳定和提高热处理质量不无益处。例如淬火冷却槽的温度变化要求不超过±5F,对强度高于180KSI的工件需100%检查淬火硬度,对工艺参数留存;取样位置和取样量等也都有详细规定,这些就不再详细介绍,可参阅具体标准。
 

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