經(jīng)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證，該公式的最大相對(duì)換算誤差為0.75%，具有較高的參考價(jià)值。
①
此公式用我國(guó)公布的黑色金屬硬度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，其HRC誤差基本上在±0.4HRC 范圍內(nèi)，其最大誤差也僅±0.9HRC，計(jì)算的HV誤差最大為±15HV。
② 根據(jù)不同壓頭所受應(yīng)力σHRC=σHV，通過(guò)對(duì)洛氏硬度與維氏硬度壓痕深度關(guān)系曲線的分析得出公式
本公式與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)換算值對(duì)照,換算式計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值之誤差為±0.1HRC。
對(duì)布氏壓痕和洛氏壓痕深度關(guān)系進(jìn)行分析，根據(jù)壓頭的應(yīng)力σHRC=σHB得出換算公式
計(jì)算結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值對(duì)照，換算式計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值之誤差為±0.1HRC。
布氏硬度與維氏硬度的關(guān)系，同樣根據(jù)σHB=σHV得出公式
此公式換算結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)換算值對(duì)照，換算誤差為±2HV。
因?yàn)榕嫌捕扰c洛氏硬度的對(duì)應(yīng)曲線類似于拋物線，故由曲線得出近似的換算公式為
此公式比較精確，可以作為使用參考。
澆注能力：連鑄機(jī)每分鐘澆注的鋼液量 | |
Q=nFVr | |
Q | 連鑄機(jī)的澆注能力（噸/分鐘） |
n | 流數(shù) |
F | 連鑄坯的斷面積(m2) |
V | 拉坯速度(m/min) |
r | 連鑄坯的比重 |
鋼液成坯率 |
C1=（澆注坯量/鋼液澆筑量）×100% 一般為96～98% |
連鑄坯的合格率 |
C2=（合格鑄坯量/澆注坯量）×100% 一般為96～99% |
連鑄坯的日有效作業(yè)率 |
C3=（連鑄機(jī)每日實(shí)際澆注時(shí)間/24）×100% |
連鑄機(jī)的日產(chǎn)量 | |
Q日=24×60×Q×C1×C2×C3 | |
Q | 澆注能力（噸/分鐘） |
鋼水收得率 |
C4=（合格的鑄坯量/鋼液澆注量）×100% |
連鑄機(jī)的流數(shù) | |
n=G/(F×V×r×T) | |
n | 連鑄機(jī)的流數(shù) |
G | 盛鋼桶容量(t) |
F | 鑄坯的斷面積(m2) |
V | 坯拉速度(m/min) |
r | 連鑄坯的比重(t/m3)（碳素鎮(zhèn)靜鋼7.6，沸騰鋼7.4） |
T | 盛鋼桶內(nèi)鋼液允許的澆注時(shí)間(min) |
盛鋼桶內(nèi)鋼液最大允許的澆注時(shí)間 | |
T最大=[(lgG-0.2)/0.3]×f | |
T最大 | 盛鋼桶內(nèi)鋼液最大允許的澆注時(shí)間（分鐘） |
G | 盛鋼桶容量（噸） |
f | 質(zhì)量系數(shù)，取決于盛鋼桶所允許的溫度損失，要求格的鋼種取10，要求低鋼種取12 |
拉坯速度 | |
V=K×L/F | |
V | 拉坯速度(m/min) |
L | 鑄坯斷面周長(zhǎng)(mm) |
F | 鑄坯的斷面積(mm2) |
K | 速度系數(shù)(m×mm/ |
中間包的最小容量 | |
G中小=1.3FVrTn | |
G中小 | 中間包最小容量(t) |
F | 鑄坯的斷面積(m2) |
V | 拉坯速度(m/min) |
r | 鋼液比重(t/m3) 一般取7.0 |
T | 更換盛鋼桶所需時(shí)間(t) |
n | 流數(shù) |
結(jié)晶器倒錐度 | |
εs=（S下-S上）/S下×100% | |
εs | 結(jié)晶器倒錐度（%） |
S下 | 結(jié)晶器下口面積(mm2) |
S上 | 結(jié)晶器上口面積(mm2) |
對(duì)于矩形坯和板坯連鑄機(jī)，鑄坯的寬度和厚度方向上的收縮率不一樣 | |
結(jié)晶器倒錐度計(jì)算 | |
ε=(L下-L上)/L下×100% | |
ε | 結(jié)晶器邊長(zhǎng)計(jì)算的倒錐度(%) |
L下 | 結(jié)晶器下口寬邊或窄邊的長(zhǎng)度(mm) |
L上 | 結(jié)晶器上口寬邊或窄邊的長(zhǎng)度(mm) |
結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度 | |
Q=0.0036Fv | |
Q | 結(jié)晶器冷卻水量(m3/h) |
F | 結(jié)晶器水縫總面積(mm2) 其中F=B×D |
B | 結(jié)晶器的水縫周長(zhǎng)(mm) |
D | 結(jié)晶器水縫斷面寬度，取4～5mm |
v | 冷卻水在水縫內(nèi)的流速，方坯取6～12m/s，板坯取3.5～5m/s |
二次冷卻段的耗水量 | |
Q=W×G | |
Q | 二冷區(qū)耗水量(m3/h) |
W | 二次冷卻強(qiáng)度（升/千克鋼）（也叫比水量：所消耗的冷卻水量與通過(guò)二冷區(qū)的鑄坯質(zhì)量的比值。）低碳鋼比水量1.0～1.2升/千克鋼；中高碳鋼，低合金鋼比水量0.7～1.0升/千克鋼；不銹鋼，裂紋敏感鋼比水量0.4～0.6升/千克鋼；高速鋼比水量0.1～0.3升/千克鋼 |
G | 連鑄機(jī)理論小時(shí)產(chǎn)量(t/h) |
澆注平臺(tái)溫度（盛鋼桶開(kāi)始澆注時(shí)，桶內(nèi)鋼液測(cè)量的溫度） | |
T平=T中+△T1+△T2+βt | |
T平 | 澆注平臺(tái)溫度（℃） |
T中 | 中間包內(nèi)鋼液的理論澆注溫度（℃） |
△T1 | 中包內(nèi)鋼液初期溫度降低值（℃）（與中包預(yù)熱狀態(tài)有關(guān)，一般10～15℃） |
△T2 | 鋼液從盛鋼桶到中間包的溫度降低值（℃） |
β | 盛鋼桶內(nèi)自然降溫速率(℃/min) 盛鋼桶50噸為1.3～1.5℃/min，盛鋼桶100噸為0.5～0.6℃/min，盛鋼桶200噸為0.3～0.4℃/min，盛鋼桶300噸為0.2～0.3℃/min |
t | 盛鋼桶內(nèi)鋼液最大允許澆注時(shí)間(min) |
連鑄澆注溫度（中間包內(nèi)鋼液溫度） | |
T中=T熔+a | |
T中 | 中間包的鋼液理論澆注溫度（℃） |
T熔 | 鋼液的熔點(diǎn)（℃） |
T熔=1538℃-[88C%+8Si%+5Mn%+30P%+25S%+5Ca%+4Ni%+2Mo%+2V%+1.5Cr%] | |
a | 鋼液的過(guò)熱度（℃） 中包過(guò)熱度取值范圍10～30℃，鑄坯斷面大的取值高一些 |
1.1正火加熱時(shí)間
t=KD | |
t | 加熱時(shí)間 |
D | 工件有效厚度(mm) |
K | 加熱時(shí)間系數(shù)(s/mm) |
K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) | |||
加熱設(shè)備 | 加熱溫度(℃) | 碳素鋼K/(S/mm) | 合金鋼K(S/mm) |
箱式爐 | 800~950 | 50~60 | 60~70 |
鹽浴爐 | 800~950 | 12~25 | 20~30 |
1.2正火加熱溫度
根據(jù)鋼的相變臨界點(diǎn)選擇正火加熱溫度 | |
低碳鋼 | T=Ac3+(100~150℃) |
中碳鋼 | T=Ac3+(50~100℃) |
高碳鋼 | T=Ac3+(30~50℃) |
亞共析剛 | T=Ac3+(30~80℃) |
共析鋼及過(guò)共析鋼 | T=Acm+(30~50℃) |
1.3淬火加熱時(shí)間
t=a×K×D（不經(jīng)預(yù)熱） | |
t=(a+b)×K×D（經(jīng)一次預(yù)熱） | |
t=(a+b+c)×K×D（經(jīng)二次預(yù)熱） | |
t | 加熱時(shí)間(min) |
a | 到達(dá)淬火溫度的加熱系數(shù)(min/mm) |
b | 到達(dá)預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)(min/mm) |
c | 到達(dá)二次預(yù)熱溫度的加熱系數(shù)(min/mm) |
K | 裝爐修正系數(shù) |
D | 工件的有效厚度(mm) |
在一般的加熱條件下，采用箱式爐進(jìn)行加熱時(shí)，碳素鋼及合金鋼a多采用1～1.5min/mm；b為1.5～2min/mm(高速鋼及合金鋼一次預(yù)熱a=0.5～0.3；b=2.5～3.6；二次預(yù)熱a=0.5～0.3；b=1.5～2.5；c=0.8～1.1)，若在箱式爐中進(jìn)行快速加熱時(shí)，當(dāng)爐溫較淬火加熱溫度高出100～150℃時(shí)，系數(shù)a約為1.5～20s/mm，系數(shù)b不用另加。若用鹽浴加熱，則所需時(shí)間，應(yīng)較箱式爐中加熱時(shí)間少1/5(經(jīng)預(yù)熱)至1/3(不經(jīng)預(yù)熱)左右。
工件裝爐修正系數(shù)K | |
工件裝爐方式 | 修正系數(shù) |
t030111.1 | 1.0 |
t030111.3 | 2.0 |
t030111.5 | 1.3 |
t030111.7 | 1.0 |
1.4淬火加熱溫度
亞共析鋼的淬火加熱溫度 | Ac3+(30~50℃) |
共析和過(guò)共析鋼 | Ac1+(30~50℃) |
合金鋼的淬火加熱溫度 | Ac1（或Ac3）+(50~100℃) |
1.5回火加熱時(shí)間
對(duì)于中溫或高溫回火的工件，回火時(shí)間是指均勻透燒所用的時(shí)間 t=aD+b | |
t | 回火保溫時(shí)間(min) |
D | 工件有效尺寸(mm) |
a | 加熱系數(shù)(min/mm) |
b | 附加時(shí)間，一般為10~20min |
鹽浴的加熱系數(shù)為0.5~0.8min/mm； 鉛浴的加熱系數(shù)為0.3~0.5min/mm; 井式回火電爐（RJJ系列回火電爐）加熱系數(shù)為1.0~1.5min/mm 箱式電爐加熱系數(shù)為2~2.5min/mm | |
1.6回火加熱溫度
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬度值(HRC) |
k | 待定系數(shù)，對(duì)于45鋼，x＞30，k=11 |
大量試驗(yàn)表明，當(dāng)鋼的回火參數(shù)P一定時(shí)，回火所達(dá)到的工藝效果—硬度值或力學(xué)性能相同。因此，按傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式確定回火參數(shù)僅在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)(回火1h)時(shí)方可使用，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用受到限制。
為了解決上述問(wèn)題，將有關(guān)因素均定量表達(dá)，文獻(xiàn)中導(dǎo)出如下回火公式:
(1) 在200~400℃范圍： HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036 | |
(2) 在400~600℃范圍： HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023 | |
T | 回火溫度℃ |
t | 回火時(shí)間min |
對(duì)比可以看出影響回火效果的主要因素是T和t能較好，較真實(shí)地反映出實(shí)際工藝參數(shù)的影響，定量地表達(dá)了不同溫度區(qū)間回火硬度的變化特征。
鋼預(yù)冷淬火時(shí)空氣預(yù)冷時(shí)間ty(s) | |
ty=12+(3~4)D | |
D | 淬火工件危險(xiǎn)截面厚度(mm) |
鋼Ms點(diǎn)上分級(jí)冷卻時(shí)間tf(s) | |
tf=30+5D | |
鋼終端淬火試驗(yàn)時(shí)，距試樣頂端4~40mm范圍內(nèi)各點(diǎn)硬度H4~40(HRC) | |
H4~40=88C1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni1/2+16Mn1/2+35Mo1/2+5Si1/2-0.82G-20E1/2+2.11E-2 | |
E | 到頂端距離(mm) |
G | 奧氏體晶粒度 |
鋼的最高淬火硬度，即淬火鋼獲得90%馬氏體時(shí)的硬度Hh(HRC) | |
Hh=30+50C | |
鋼的臨界淬火硬度，即淬火鋼獲得50%馬氏體時(shí)的硬度H1(HRC) | |
H1=24+40C | |
鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的硬度HVM | |
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM | |
鋼淬火組織為貝氏體時(shí)的硬度HVB | |
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo) | |
鋼淬火組織為珠光體-鐵素體的硬度HVPF | |
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) | |
鋼淬火組織為馬氏體時(shí)的回火硬度HVM | |
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) | |
PB | 回火參數(shù)（回火溫度×回火時(shí)間），此處加熱時(shí)間為1h |
鋼淬火組織為貝氏體時(shí)的回火硬度HVB | |
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) | |
鋼回火后硬度回歸方程 | |
HRC=75.5-0.094T+0.66CM | |
T | 回火溫度(℃) |
CM | 鋼的含碳量或碳當(dāng)量(%) |
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 | |
45鋼回火后硬度回歸方程 | |
HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.0036 20≤T≤400 | |
HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014 400≤T≤600 | |
t | 回火時(shí)間(min) |
T=200+k(60-x) | |
x | 回火后硬度值(HRC) |
k | 待定系數(shù)，對(duì)于45鋼，x＞30,k=11;x≤30,k=12 |
6.1求屈服比（屈服極限σs/抗拉強(qiáng)度σb）
油液淬火調(diào)質(zhì)σs/σb(%) |
σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Mo≤0.5%,Ni≤5%,V≤0.25% 材料適用直徑在φ150~200mm |
空氣淬火調(diào)質(zhì)鋼σs/σb(%) |
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V |
6.2求抗拉強(qiáng)度σb(9.8×MPa)
調(diào)質(zhì)鋼 | |
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V 適用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2% | |
普通正火及退火鋼 | |
σb =20+100CM | |
熱軋鋼 | |
σb=27+56CM | |
鍛鋼 | |
σb=27+50CM | |
鑄鐵 | |
σb=27+48CM | |
CM | 鋼的碳當(dāng)量 |
CM=[1+0.5(C-0.20)]C+0.15Si+[0.125+0.25(C+0.20)Mn]+[1.25-0.5(C-0.20)]P+0.20Cr+0.10Ni | |
焊管/無(wú)縫鋼管=(外徑-壁厚）×壁厚×0.02466 |
方管=邊長(zhǎng)×4×0.00785=周長(zhǎng)/3.14 |
矩形管=（長(zhǎng)+寬）×2×壁厚×0.00785 |
扁鋼=寬度*壁厚*0.00785 |
鍍鋅扁鋼=寬度×壁厚×0.00785×1.06 |
板材=長(zhǎng)度×寬度×厚度×0.00785 |
花紋板=[厚度×0.0785+0.3]×長(zhǎng)度*寬度 |
六角鋼=對(duì)邊×對(duì)邊距離×0.0065 |
八角鋼=對(duì)邊×對(duì)邊距離×0.0065 |
不銹鋼板=長(zhǎng)度×寬度×厚度×7.93 |
圓鋼重量（公斤）=0.00617×直徑×直徑×長(zhǎng)度 |
方鋼重量（公斤）=0.00785×邊寬×邊寬×長(zhǎng)度 |
六角鋼重量（公斤）=0.0068×對(duì)邊寬×對(duì)邊寬×長(zhǎng)度 |
八角鋼重量（公斤）=0.0065×對(duì)邊寬×對(duì)邊寬×長(zhǎng)度 |
螺紋鋼重量（公斤）=0.00617×計(jì)算直徑×計(jì)算直徑×長(zhǎng)度 |
角鋼重量（公斤）=0.00785×（邊寬+邊寬-邊厚）×邊厚×長(zhǎng)度 |
扁鋼重量（公斤）=0.00785×厚度×邊寬×長(zhǎng)度 |
鋼管重量（公斤）=0.02466×壁厚×（外徑-壁厚）×長(zhǎng)度 |
公式 s20.866×H/m/k即對(duì)邊×對(duì)邊×0.866×高或厚度
鋼管的重量=0.25×π×(外徑平方-內(nèi)徑平方)×L×鋼鐵比重
其中：π = 3.14，L=鋼管長(zhǎng)度，鋼鐵比重取7.8
所以，鋼管的重量=0.25×3.14×(外徑平方-內(nèi)徑平方)×L×7.8
* 如果尺寸單位取米（M）,則計(jì)算的重量結(jié)果為公斤（Kg）
鋼的密度為：7.85g/cm3（注意：?jiǎn)挝粨Q算）
鋼材理論重量計(jì)算的計(jì)量單位為公斤（ kg ）。
其基本公式為：
W（重量，kg ）=F(斷面積 mm2)×L(長(zhǎng)度，m)×ρ(密度，g/cm3)×1/1000
常 用 數(shù) 據(jù) | |
1 米(m)＝ 3.281 英尺 | 1 英寸＝ 25.4 毫米 |
1 磅＝ 0.4536 公斤 | 1 盎司＝ 28.3 克 |
1 公斤力＝ 9.81 牛頓 | 1 磅力＝4.45 牛頓 |
1 兆帕=145.161 磅 / 英寸 | 鋼的比重(密度）：7.8g/cm |
不銹鋼比重（密度）：7.78g/cm | 鋅比重（密度）：7.05g/cm |
鋁的比重（密度）：2.7g/cm | |
Dm | 加工直徑(mm) |
Vc | 切削速度(m/min) |
n | 主軸轉(zhuǎn)速(r/min) |
Tc | 加工時(shí)間(min) |
Qz | 金屬去除量(cm3/min) |
Im | 加工長(zhǎng)度(mm) |
Pc | 有效功率(kW) |
Kc0.4 | 切削厚度為0.4mm時(shí)的單位切削力(N/mm2) |
fn | 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r) |
kr | 主偏角（度） |
Rmax | 表面粗糙度(um) |
rε | 刀片刀尖半徑(mm) |
ap | 切削深度(mm) |
切削速度(m/min) | Vc=π×Dm×n/103 |
主軸轉(zhuǎn)速(r/min) | n=vc×103/(π×Dm) |
金屬去除量(cm3/min) | Qz=vc×ap×fn |
所需功率(kW) | Pc=vc×ap×fn×kc0.4/60×103(0.4/fn×sin kr)0.29 |
加工時(shí)間(min) | Tc=Im/fn×n |
表面粗糙度(um) | Rmax=fn2/ rε×125 |
刀尖R補(bǔ)償公式 | Z=R-R*tan(a/2) X=Z*tan(a) |
Dm：加工直徑，單位(mm)
n：主軸轉(zhuǎn)速，單位(rpm)
Vc：切削線速度，單位（m/min）
Dm：加工直徑，單位(mm)
Vc：切削線速度，單位（m/min）
ap：切深（吃刀量），單位（mm）
fn：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位（mm/r）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
ap：切深（吃刀量），單位（mm）
fn：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位（mm/r）
Im：加工長(zhǎng)度，單位（mm）
fn：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位（mm/r）
n：主軸轉(zhuǎn)速，單位(rpm)
kc1：特定切削力，適用于hm= 1 mm
hm：平均切屑厚度，單位（mm)
mc：實(shí)際校正系數(shù)hm
γ0：切屑前角
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