钢材公式表（钢材的基本计算公式）

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钢的热处理工艺设计经验公式

01

钢的热处理

1.1正火加热时间

t=KD

t

加热时间

D

工件有效厚度(mm)

K

加热时间系数(s/mm)

K值的经验数据

加热设备

加热温度(℃)

碳素钢K/(S/mm)

合金钢K(S/mm)

箱式炉

800~950

50~60

60~70

盐浴炉

800~950

12~25

20~30

1.2正火加热温度

根据钢的相变临界点选择正火加热温度

低碳钢

T=Ac3 (100~150℃)

中碳钢

T=Ac3 (50~100℃)

高碳钢

T=Ac3 (30~50℃)

亚共析刚

T=Ac3 (30~80℃)

共析钢及过共析钢

T=ACM (30~50℃)

1.3淬火加热时间

t=a×K×D（不经预热）

t=(a b)×K×D（经一次预热）

t=(a b c)×K×D（经二次预热）

t

加热时间(min)

a

到达淬火温度的加热系数(min/mm)

b

到达预热温度的加热系数(min/mm)

c

到达二次预热温度的加热系数(min/mm)

K

装炉修正系数

D

工件的有效厚度(mm)

在一般的加热条件下，采用箱式炉进行加热时，碳素钢及合金钢a多采用1～1.5min/mm；b为1.5～2min/mm(高速钢及合金钢一次预热a=0.5～0.3；b=2.5～3.6；二次预热a=0.5～0.3；b=1.5～2.5；c=0.8～1.1)，若在箱式炉中进行快速加热时，当炉温较淬火加热温度高出100～150℃时，系数a约为1.5～20s/mm，系数b不用另加。若用盐浴加热，则所需时间，应较箱式炉中加热时间少1/5(经预热)至1/3(不经预热)左右。

工件装炉修正系数K

工件装炉方式

修正系数

t030111.1

1.0

t030111.3

2.0

t030111.5

1.3

t030111.7

1.0

1.4淬火加热温度

亚共析钢的淬火加热温度

Ac3 (30~50℃)

共析和过共析钢

Ac1 (30~50℃)

合金钢的淬火加热温度

Ac1（或Ac3） (50~100℃)

1.5回火加热时间

对于中温或高温回火的工件，回火时间是指均匀透烧所用的时间

t=aD b

t

回火保温时间(min)

D

工件有效尺寸(mm)

a

加热系数(min/mm)

b

附加时间，一般为10~20min

盐浴的加热系数为0.5~0.8min/mm；

铅浴的加热系数为0.3~0.5min/mm;

井式回火电炉（RJJ系列回火电炉）加热系数为1.0~1.5min/mm

箱式电炉加热系数为2~2.5min/mm

1.6回火加热温度

T=200 k(60-x)

x

回火后硬度值(HRC)

k

待定系数，对于45钢，x＞30，k=11

大量试验表明，当钢的回火参数P一定时，回火所达到的工艺效果—硬度值或力学性能相同。因此，按传统经验式确定回火参数仅在标准态(回火1h)时方可使用，实际生产应用受到限制。

为了解决上述问题，将有关因素均定量表达，文献中导出如下回火公式:

(1) 在200~400℃范围：

HV=640-(T-20)×1.05 (lgt-1.28)×366 (T-200)(lgt-1.28)×0.036

(2) 在400~600℃范围：

HV=17.2×10³/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023

T

回火温度℃

t

回火时间min

对比可以看出影响回火效果的主要因素是T和t能较好，较真实地反映出实际工艺参数的影响，定量地表达了不同温度区间回火硬度的变化特征。

02

钢的淬火冷却时间计算

钢预冷淬火时空气预冷时间ty(s)

ty=12 (3~4)D

D

淬火工件危险截面厚度(mm)

钢Ms点上分级冷却时间tf(s)

tf=30 5D

03

钢的淬火硬度的计算

钢终端淬火试验时，距试样顶端4~40mm范围内各点硬度H4~40(HRC)

H_4~40=88C^1/2-0.0135E²C^1/2 19Cr^1/2 6.3Ni^1/2 16Mn^1/2 35Mo^1/2 5Si^1/2-0.82G-20E^1/2 2.11E-2

E

到顶端距离(mm)

G

奥氏体晶粒度

钢的最高淬火硬度，即淬火钢获得90%马氏体时的硬度Hh(HRC)

Hh=30 50C

钢的临界淬火硬度，即淬火钢获得50%马氏体时的硬度H1(HRC)

H1=24 40C

钢淬火组织为马氏体时的硬度HVM

HVM=127 949C 27Si 11Mn 8Ni 16Cr 21logvM

钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVB

HVB=-323 185C 330Si 153Mn 65Ni 144Cr 191Mo logv B(89 54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo)

钢淬火组织为珠光体-铁素体的硬度HVPF

HVPF=42 223C 53Si 30Mn 13Ni 7Cr 19Mo logv PF(10-19Si 4Ni 8Cr 130V)

04

钢回火后硬度的计算

钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVM

HVM=-74-434C-368Si 15Mn 37Ni 17Cr-335Mo-2235V (10³/PB)(260 616C 321Si-21Mn-35Ni-11Cr 352Mo-2345V)

PB

回火参数（回火温度×回火时间），此处加热时间为1h

钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVB

HVB=262 162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857 (10³/PB)(-149 43C 336Si 79Mn 16Ni 196Cr 498Mo 1094V)

钢回火后硬度回归方程

HRC=75.5-0.094T 0.66CM

T

回火温度(℃)

CM

钢的含碳量或碳当量(%)

CM=C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Ni Cu)/15

45钢回火后硬度回归方程

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

回火时间(min)

05

钢的回火温度的估算（使用于碳素钢）

T=200 k(60-x)

x

回火后硬度值(HRC)

k

待定系数，对于45钢，x＞30,k=11;x≤30,k=12

06

由钢的化学成分估算力学性能

6.1求屈服比（屈服极限σs/抗拉强度σb）

油液淬火调质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%

材料适用直径在φ150~200mm

空气淬火调质钢σs/σb(%)

σs/σb=48 3Si 4Mn 8Cr 10Mn 3Ni 20V

6.2求抗拉强度σb(9.8×MPa)

调质钢

σb=100C-100(C-0.40)/3 100Si/10 100Mo/4 30Mn 6Ni 2W 60V

适用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2%

普通正火及退火钢

σb =20 100C_M

热轧钢

σb=27 56C_M

锻钢

σb=27 50C_M

铸铁

σb=27 48C_M

C_M

钢的碳当量

C_M=[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

机加工常用计算公式

术语和单位

Dm

加工直径(mm)

Vc

切削速度(m/min)

n

主轴转速(r/min)

Tc

加工时间(min)

Qz

金属去除量(cm³/min)

Im

加工长度(mm)

Pc

有效功率(kW)

Kc0.4

切削厚度为0.4mm时的单位切削力(N/mm²)

fn

每转进给量(mm/r)

kr

主偏角（度）

Rmax

表面粗糙度(μm)

rε

刀片刀尖半径(mm)

ap

切削深度(mm)

公式

切削速度(m/min)

Vc=π×Dm×n/10³

主轴转速(r/min)

n=vc×10³/(π×Dm)

金属去除量(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

加工时间(min)

Tc=Im/fn×n

表面粗糙度(μm)

Rmax=fn2/ rε×125

刀尖R补偿公式

Z=R-R*tan(a/2)

X=Z*tan(a)

01

常用车削加工计算公式

● 切削线速度Vc（m/min）

D_m：加工直径，单位(mm)

n：主轴转速，单位(rpm)

● 主轴转速 n （rpm）

Vc：切削线速度，单位（m/min）

D_m：加工直径，单位(mm)

● 金属去除率 Q （cm3/min）

Vc：切削线速度，单位（m/min）

a_p：切深（吃刀量），单位（mm）

f_n：每转进给量，单位（mm/r）

● 净功率 Pc （kW）

Vc：切削线速度，单位（m/min）

a_p：切深（吃刀量），单位（mm）

f_n：每转进给量，单位（mm/r）

● 加工时间 Tc （min）

I_m：加工长度，单位（mm）

f_n：每转进给量，单位（mm/r）

n：主轴转速，单位(rpm)

● 特定切削力 Kc（N/mm2）

k_c1：特定切削力，适用于h_m= 1 mm

h_m：平均切屑厚度，单位（mm)

m_c：实际校正系数h_m

γ₀：切屑前角

02

常用铣削加工计算公式

03

常用孔加工计算公式

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