美國(guó)熱處理BAC5617標(biāo)準(zhǔn)
發(fā)布時(shí)間：2019-06-21 17:35 來(lái)源：tommy 閱讀：
本文對(duì)熱處理標(biāo)準(zhǔn)BAC5617的框架內(nèi)容做了簡(jiǎn)要介紹，重點(diǎn)分析了其保證零件熱處理后力學(xué)性能的舉措。主要是：規(guī)范用材，限定尺寸保證完全淬透，指定淬火冷卻介質(zhì)以及最低回火溫度。
BAC5617標(biāo)準(zhǔn)是繼MIL-H-6875外，美國(guó)熱處理界的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，最早在1960年發(fā)布，其后在1998年進(jìn)行了修訂，在金屬熱處理領(lǐng)域具有廣泛的影響。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)熱處理的諸多環(huán)節(jié)都進(jìn)行了詳細(xì)細(xì)致的規(guī)定，有很多特色。本文先介紹本標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)，然后分析其在保證零件熱處理后力學(xué)性能方面所采取的措施，供國(guó)內(nèi)同行參考。
BAC5617 引用和參考了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，大致可以分為金屬性能測(cè)試方面的標(biāo)準(zhǔn)（ASTM A370，ASTM E8，ASTME10，ASTEM E18，ASTM E92，ASTM E384），過(guò)程控制和樣品準(zhǔn)備方面的標(biāo)準(zhǔn)（BAC5621，BAC5722，BAC5751，BAC5771，MIL-STD-105），以及熱處理要求的標(biāo)準(zhǔn)（MIL-H-6875）。
該標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了熱處理全過(guò)程，分為13章共34頁(yè)?？蚣軆?nèi)容主要有：
（1）工藝材料控制：規(guī)定和引用了相關(guān)熱處理用鋼的材料規(guī)范。
（2）設(shè)備設(shè)施控制：包括溫度控制，加熱爐，真空爐，淬火槽系統(tǒng)，清洗和工裝吊具等方面的規(guī)定。
（3）生產(chǎn)過(guò)程控制：包括操作程序，氣氛控制，一般加熱爐和真空爐的操作要求，預(yù)熱，正火，淬火加熱，淬火冷卻，回火等方面的規(guī)定，還對(duì)一些特殊鋼種如5Cr-1.5Mo以及D6AC的熱處理過(guò)程做出了詳細(xì)規(guī)定。
（4）熱處理質(zhì)量控制和檢驗(yàn)：包括脫碳等缺陷控制，機(jī)械性能的取樣及試驗(yàn)方法等。
該標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)突出特點(diǎn)是力學(xué)性能導(dǎo)向，確保零件熱處理后獲得所需要的力學(xué)性能，這對(duì)可靠性設(shè)計(jì)和杜絕早期失效具有重要意義。為達(dá)這一目的，該標(biāo)準(zhǔn)主要采取了如下措施。
1.對(duì)涉及的鋼種質(zhì)量提出了詳細(xì)要求和規(guī)定
標(biāo)準(zhǔn)中涉及鋼種23種，都有詳細(xì)的成分等質(zhì)量規(guī)定。具體鋼種明細(xì)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.對(duì)不同材料制作零件的尺寸上限做出規(guī)定，以確保淬透
部分規(guī)定如表1所示。通常淬透性（油淬臨界直徑）計(jì)算可以按照下式（1）～（3）進(jìn)行。
式中Doc ——油淬臨界直徑；
ES——半馬距；
G——晶粒度；
M——合金化當(dāng)量；
C及各合金元素是鋼中百分含量。
以4140為例，取6級(jí)晶粒度，按照式（1）～（3）的計(jì)算結(jié)果是油中臨界直徑為56.75mm?？杀?規(guī)定4140的尺寸上限是1英寸或25.4mm。差別的原因就在于如該標(biāo)準(zhǔn)所指出的，要求零件淬火后得到90%的馬氏體，完全淬透，這與目前國(guó)內(nèi)大多采用半馬淬透的設(shè)計(jì)規(guī)范相比要嚴(yán)得多。不僅如此，該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定如采用熱油淬火，零件尺寸上限要減為冷油的75%。如4140鋼在冷油中淬火，其尺寸上限是1英寸（25.4mm），在熱油中淬火降為0.75英寸(19.05mm)。真空淬火時(shí)，尺寸上限也采用冷油的75%。如果工件在淬火工序時(shí)，尺寸明顯大于這里的上限尺寸，則須加工到該尺寸附近再淬火，差距不超過(guò)0.125英寸（3.17mm）。
3.將冷卻介質(zhì)作為控制材料進(jìn)行了特別指定
標(biāo)準(zhǔn)如下中指定使用的淬火介質(zhì)如下。
好富頓的冷態(tài)淬火油HoughtonQuench K 和Houghton No 2；分級(jí)淬火油Mar-temp 2525；聚合物淬火劑 Aqua Quench 251,Aqua Quench 364以及多種淬火鹽類(lèi)均在指定之列。以Houghton Quench K為例，圖1是按照ISO9950 測(cè)定的冷卻曲線。 Ivf 儀的主要發(fā)明者和ISO9550的主要起草者，Segeberg指出需要區(qū)別淬火油的冷卻能力和淬硬能力，前者是移去熱量的能力，而后者是能促使鋼淬硬的能力。在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，Segeberg得到淬火油淬硬能力HP的回歸計(jì)算公式 ：
HP=91.5+1.34Tvp+10.88CR－3.85Tcp
式中 Tvp——從膜沸騰到泡沸騰轉(zhuǎn)換溫度(℃)；
CR——550℃時(shí)的冷速,即V550(℃/s)；
Tcp——從泡沸騰到對(duì)流傳熱的轉(zhuǎn)變溫度(℃)。
BAC5617標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，水基冷卻介質(zhì)的使用溫度一般不超過(guò)100F(37.8C)。對(duì)強(qiáng)度低于200ksi,工件的出油溫度不高于212F（100C）；對(duì)于強(qiáng)度高于200ksi 的，出油溫度要低于160F(71C)。
4.根據(jù)不同強(qiáng)度，規(guī)定了最低回火溫度
該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不同強(qiáng)度要求的零件的最低回火溫度做出了規(guī)定。實(shí)際回火溫度大多在該最低溫度以上50F進(jìn)行回火。最低回火溫度的設(shè)定，兼顧了組織和綜合力學(xué)性能的要求，避免了只滿足硬度要求，而忽視組織和其他性能要求的傾向。
該標(biāo)準(zhǔn)還制訂了很多其他有啟發(fā)意義的規(guī)范，對(duì)穩(wěn)定和提高熱處理質(zhì)量不無(wú)益處。例如淬火冷卻槽的溫度變化要求不超過(guò)±5F，對(duì)強(qiáng)度高于180KSI的工件需100%檢查淬火硬度，對(duì)工藝參數(shù)留存；取樣位置和取樣量等也都有詳細(xì)規(guī)定，這些就不再詳細(xì)介紹，可參閱具體標(biāo)準(zhǔn)。
