3Cr2W8V壓鑄模具熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、1 引言引言.2 2 模具鋼概述模具鋼概述.2 21 模具鋼定義.2 22 模具鋼的分類(lèi).3 2.3 國(guó)內(nèi)外模具鋼研究現(xiàn)狀.5 2.3.1 國(guó)內(nèi)模具鋼現(xiàn)狀.5 2.3.2國(guó)外模具鋼的現(xiàn)狀.5 3 熱作模具鋼相關(guān)理論綜述熱作模具鋼相關(guān)理論綜述.6 3.1 熱作模具鋼定義.6 3.2 熱作模具鋼分類(lèi).6 3.3 合金元素對(duì)鋼的影響.7 4 關(guān)于關(guān)于 3CR2W8V 鋼研究鋼研究.8 4.1 3CR2W8V 鋼研概述.9 4.2 3CR2W8V 鋼研究現(xiàn)狀.10 5.熱處理設(shè)備及選擇熱處理設(shè)備及選擇.11 5.1硬度測(cè)定設(shè)備及選擇.12 5.2金相分析設(shè)備.16 5.3熱處理工藝方法及選擇.16 6

2、.熱處理工藝制度制定熱處理工藝制度制定.21 6.1等溫球化退火工藝的制定.22 6.2 淬火工藝的制定.22 6.3 回火工藝的制定.24 7 結(jié)果及分析結(jié)果及分析.26 7.1 硬度.26 7.2 金相分析.28 7.3 合金元素對(duì) 3CR2W8V 影響.32 8 與相關(guān)熱處理進(jìn)行比較與相關(guān)熱處理進(jìn)行比較.33 9 結(jié)論結(jié)論.37 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).38 致致 謝謝.40 1 引言引言 現(xiàn)在隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，模具工業(yè)得到了迅速發(fā)展，推動(dòng)了 模具鋼的發(fā)展。汽車(chē)、拖拉機(jī)、電器、電機(jī)、儀器、儀表、電子等行 業(yè)有 60%-80%的零件需用模具加工，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提 高在很大程度上取

3、決于模具工業(yè)的發(fā)展水平1。3Cr2W8V 鋼是目前國(guó) 內(nèi)外廣泛應(yīng)用的熱模具鋼，模具的服役條件極其惡劣，在高溫狀態(tài)承 受強(qiáng)烈磨擦和高沖擊力，要求材料具有高的強(qiáng)韌性，抗熱疲勞性和耐 磨性。3Cr2W8V 鋼含有較多碳化物形成元素，且鉻、鎢均能提高臨界 點(diǎn)和回火穩(wěn)定性2 ，因而具有較高的抗熱疲勞性和高溫機(jī)械性能，但 經(jīng)常規(guī)熱處理工藝處理后的 3Cr2W8V 鋼模具在使用中經(jīng)常發(fā)生早期 脆斷，降低了模具的使用壽命,給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響，若能改善 3Cr2W8V 鋼的熱處理工藝，使合金元素充分發(fā)揮作用，則可有效地 提高材料的綜合機(jī)械性能，滿(mǎn)足服役條件的要求，提高模具壽命3， 因而本課題旨在探討合金元素和熱

4、處理制度對(duì) 3Cr2W8V 鋼組織和性 能的影響，希望能夠得到更好的工藝來(lái)滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)中對(duì) 3Cr2W8V 鋼的要求，獲得更好的力學(xué)和機(jī)械方面的性能。 2 模具鋼概述模具鋼概述 21 模具鋼定義模具鋼定義 模具鋼是用來(lái)制造冷沖模、熱鍛模壓鑄模等模具的鋼種。用于加 工赤熱金屬或液態(tài)金屬，使之凝固成形4。模具是機(jī)械制造、無(wú)線(xiàn)電 儀表、電機(jī)電器等工業(yè)部門(mén)中制造零件的主要加工工具。模具的質(zhì)量 直接影響著壓力加工工藝的質(zhì)量、產(chǎn)品的精度產(chǎn)量和生產(chǎn)成本、而模 具的質(zhì)量與使用壽命除了靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工精度外，主要受模 具材料和熱處理的影響。 22 模具鋼的分類(lèi)模具鋼的分類(lèi) 世界上習(xí)慣把模具鋼按用途歸為三大

5、類(lèi)(按照模具材料使用的條件)： 冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。 冷作模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲 板、冷鐓模和冷擠壓模等5。冷作模具鋼，按其所制造模具的工作條 件，應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、 淬硬性和其他工藝性能。用于這類(lèi)用途的合金工具用鋼一般屬于高碳 合金鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.80%以上，鉻是這類(lèi)鋼的重要合金元素，其 質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常不大于 5%。但對(duì)于一些耐磨性要求很高，淬火后變形 很小模具用鋼，最高鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá) 13%，并且為了形成大量碳化物， 鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高，最高可達(dá) 2.0%-2.3%。冷作模具鋼的碳含量 較高，其組織

6、大部分屬于過(guò)共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類(lèi)有高碳低 合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。 熱作模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類(lèi)型，包括熱鍛 模、壓力機(jī)鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在 工作中除要承受巨大的機(jī)械應(yīng)力外，還要承受反復(fù)受熱和冷卻的做用， 而引起很大的熱應(yīng)力。熱作模具鋼除應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、紅硬性、 耐磨性和韌性外，還應(yīng)具有良好的高溫強(qiáng)度、熱疲勞穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性 和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個(gè)截面具有一致 的力學(xué)性能。對(duì)于壓鑄模用鋼，還應(yīng)具有表面層經(jīng)反復(fù)受熱和冷卻不 產(chǎn)生裂紋，以及經(jīng)受液態(tài)金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類(lèi)鋼一般屬 于中碳合

7、金鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.30%-0.60%，屬于亞共析鋼，也有一 部分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩等）而成為共析或過(guò) 共析鋼。常用的鋼類(lèi)有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。 塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼 要求具有一定的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性和耐蝕性等性能。此 外，還要求具有良好的工藝性，如熱處理形變小、加工性能好、耐蝕 性好、研磨和拋光性能好、補(bǔ)焊性能好、粗糙度高、導(dǎo)熱性好和工作 條件尺寸和形狀穩(wěn)定等。一般情況下，注射成形或擠壓成形模具可選 用熱作模具鋼；熱固性成形和要求高耐磨、高強(qiáng)度的模具可選用冷作 模具鋼。 (1)塑料模具用鋼涵蓋廣泛，從普通鋼材到專(zhuān)用鋼

8、才都有。這在塑 料模具初期更加明顯，如今已日趨正規(guī)和高級(jí)。專(zhuān)門(mén)用鋼已自成體系， 模具用鋼的化學(xué)成分和合金工具鋼的基本相同，但其冶金質(zhì)量更高， 加工精良，對(duì)熱處理有利。 (2)塑料模具鋼性能要求嚴(yán)格，熱處理難度大。 (3)為避免模具零件在強(qiáng)韌化過(guò)程中的變形或其他熱處理問(wèn)題，模 具鋼以預(yù)硬化形式供應(yīng)市場(chǎng)已較普遍。 (3)以石化產(chǎn)品為原料的塑料制品，表現(xiàn)某些程度不同的腐蝕性， 所以耐蝕鋼應(yīng)用也較多。 (5)配合預(yù)硬化鋼、非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用，易切削性也是塑料模具鋼的 特點(diǎn)。 隨著塑料制品在工業(yè)及日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，塑料模具 工業(yè)對(duì)模具鋼的需求也越來(lái)越大。在塑料成型加工中，模具的質(zhì)量對(duì) 產(chǎn)品質(zhì)量的保

9、證作用是不言而喻的。塑料模具目前已向精密化、大型 化和多腔化的方向發(fā)展,對(duì)塑料模具鋼的性能的要求越來(lái)越高，塑模鋼 的性能應(yīng)根據(jù)塑料種類(lèi)、制品用途、生產(chǎn)批量、尺寸精度和表面質(zhì)量 的要求而定。 2.3 國(guó)內(nèi)外模具鋼研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外模具鋼研究現(xiàn)狀 2.3.1 國(guó)內(nèi)模具鋼現(xiàn)狀 目前我國(guó)模具用鋼廣泛，除了工具鋼(碳素工具鋼、合金工具鋼、 高速工具鋼)外，還有軸承鋼、彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、不銹鋼等， 鋼種達(dá)數(shù)十種之多。但常用的只有 20 余種，而用量最多的是 Crl2、Crl2MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo、45、40 Cr 等。其中 Crl2、Crl2MoV 的應(yīng)用量

10、大面廣，但在冶煉、鑄造、鍛造、 熱處理等方面存在一系列問(wèn)題。模具使用壽命較低，特別是產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 和應(yīng)用方面還存在著一些問(wèn)題。(1)模具鋼品種規(guī)格少，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡 合理。(2)模具鋼冶金質(zhì)量不高。(3)模具新材料、熱處理新工藝和表面 強(qiáng)化新工藝應(yīng)用偏少 5,6。 2.3.2 國(guó)外模具鋼的現(xiàn)狀 隨著模具制造業(yè)的不斷發(fā)展。對(duì)模具鋼從冶金質(zhì)量、數(shù)量、性能 上要求不斷提高7。在國(guó)外出現(xiàn)高合金、高質(zhì)、優(yōu)化、低級(jí)材料強(qiáng)化 及擴(kuò)充材料領(lǐng)域等趨向，模具材料由低級(jí)向高級(jí)發(fā)展，發(fā)展的趨向是 碳素工具鋼-低合金工具鋼-高合金工具鋼，相繼出現(xiàn)一系列新型模具 材料，模具標(biāo)準(zhǔn)鋼的合金化程度也日趨提高。這些鋼的使用性能較好，

11、由于合金工具鋼標(biāo)準(zhǔn)比較完善合理，針對(duì)性較強(qiáng)，具有一定的先進(jìn)性、 代表性，在國(guó)際上信譽(yù)較高，而被世界各國(guó)廣泛采用。形成國(guó)際上的 通用化趨勢(shì)。 此外，國(guó)外也不斷地研制新鋼種。以滿(mǎn)足模具工業(yè)不斷發(fā)展的需 求。國(guó)外相繼開(kāi)發(fā)的新型熱作模具鋼包括：高淬透性特大型鍛壓模具 鋼。 3 熱作模具鋼相關(guān)理論綜述熱作模具鋼相關(guān)理論綜述 3.1 熱作模具鋼定義熱作模具鋼定義 熱作模具鋼用于制造將加熱到再結(jié)晶溫度以上的金屬或液態(tài)金屬 制成工件的模具。 3.2 熱作模具鋼分類(lèi)熱作模具鋼分類(lèi) 熱作模具鋼可分為高韌性熱作模具鋼和高熱強(qiáng)性模具鋼。 (1)高韌性熱作模具鋼它又稱(chēng)為錘鍛模具鋼。此類(lèi)鋼中碳的含量一 般在 0.5%左右

12、，合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 3%左右。傳統(tǒng)的熱鍛模具鋼 由于受淬透性的限制，隨著模塊截面的增大，要求進(jìn)一步提高模具材 料的淬透性，使模具的心部能夠得到較高的均勻性。國(guó)內(nèi)外研發(fā)了一 系列提高合金含量的高淬透性模具鋼，如國(guó)產(chǎn)的 3Cr2MoWVNi、5Cr2NiMoVSi 等鋼種。這些鋼均是在 5CrNiMo 鋼基 礎(chǔ)上適當(dāng)降低含碳量、提高了 Cr 和 Mo 的含量并加入適量的 Si，從而 提高了鋼的淬透性。一般情況下，這種熱作熱鍛模使用其壽命是 5CrNiMo 鋼熱鍛模具的 1.5-2 倍，經(jīng)滲氮后其使用壽命可提高到原來(lái) 的 2.5 倍以上。 (2)高熱強(qiáng)性模具鋼該類(lèi)模具鋼一般用于熱擠壓模、壓型模、

13、壓鍛 模等模具，由于模具與高溫工件長(zhǎng)時(shí)間接觸，使模具本身溫度升高， 易造成模具型腔堆塌、磨損、表面氧化和熱疲勞。因此，要求模具鋼 有較高的高溫強(qiáng)度、硬度和熱穩(wěn)定性、良好的耐磨性和抗氧化性能、 較高的抗熱疲勞性能和斷裂韌度。傳統(tǒng)的熱作模具鋼 3Cr2w8V，當(dāng)鑄 錠較大、鑄模溫度過(guò)高而鋼液過(guò)熱時(shí)，鋼錠中的元素偏析特別嚴(yán)重， 共晶碳化物的數(shù)量會(huì)增多。因此，造成模具脆裂報(bào)廢的事故也時(shí)有發(fā) 生。由于 3Cr2W8V 鋼存在以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)根據(jù)模具不同用途引進(jìn)和 研發(fā)了新的鋼種；如引進(jìn)的 4CrSMoSiVl(H13)鋼綜合性能較好。有良 好的冷熱疲勞抗力，被廣泛應(yīng)用于低于 600的熱擠壓模和壓鑄模。 其

14、使用壽命有所提高。3Cr2M03V 類(lèi)鋼韌性較好、熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性 優(yōu)于 H13 鋼。國(guó)內(nèi)通過(guò)添加適量的 W 研制成功 3Cr3M03W2V(HMl)鋼， 在保持該鋼較好的強(qiáng)韌性條件下提高了其熱穩(wěn)定性。通過(guò)降低 Mo 和 V 的含量加入 1%Ni 和 0.15%又研制了 4Cr3M02VNiN6 鋼(HD)提高了 鋼的室溫和高溫韌性、熱穩(wěn)定性，在 700時(shí)仍可保持 40HRC 的硬度。 3.3 合金元素對(duì)鋼的影響合金元素對(duì)鋼的影響 (1)合金元素對(duì)加熱時(shí)相轉(zhuǎn)變的影響 對(duì)奧氏體形成速度的影響：Cr、Mo、W、V 等強(qiáng)碳化物形成元素 與碳的親合力大，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著減慢奧氏體 形

15、成速度；Co、Ni 等部分非碳化物形成元素，因增大碳的擴(kuò)散速度， 使奧氏體的形成速度加快；Al、Si、Mn 等合金元素對(duì)奧氏體形成速度 影響不大。 對(duì)奧氏體晶粒大小的影響：大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒 長(zhǎng)大的作用, 但影響程度不同。強(qiáng)烈阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有： V、Ti、Nb、Zr 等；中等阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有：W、Mn、Cr 等； 對(duì)晶粒長(zhǎng)大影響不大的元素有：Si、Ni、Cu 等；促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的元素： Mn、P 等。 (2)合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響 除 Co 外，幾乎所有合金元素都增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲 珠光體類(lèi)型組織的轉(zhuǎn)變, 使 C 曲線(xiàn)右移，即提高鋼的淬透性。常用提 高

16、淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B 等。必須指出, 加入的 合金元素, 只有完全溶于奧氏體時(shí), 才能提高淬透性。如果未完全溶解, 則碳化物會(huì)成為珠光體的核心，反而降低鋼的淬透性。另外，兩種或 多種合金元素的同時(shí)加入(如，鉻錳鋼、鉻鎳鋼等)，比單個(gè)元素對(duì)淬 透性的影響要強(qiáng)得多。 除 Co、Al 外，多數(shù)合金元素都使 Ms 和 Mf 點(diǎn)下降。其作用大小 的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中 Mn 的作用最強(qiáng)，Si 實(shí)際 上無(wú)影響。Ms 和 Mf 點(diǎn)的下降，使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘 余奧氏體量過(guò)多時(shí)，可進(jìn)行冷處理(冷至 Mf 點(diǎn)以下) ，以使其轉(zhuǎn)變?yōu)?馬氏體，或進(jìn)行

17、多次回火，這時(shí)殘余奧氏體因析出合金碳化物會(huì)使 Ms、Mf 點(diǎn)上升，并在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂 二次淬火)。 4 關(guān)于關(guān)于 3Cr2W8V 鋼研究鋼研究 4.1 3Cr2W8V 鋼研概述鋼研概述 3Cr2W8V 鋼是目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的熱模具鋼，模具的服役條件 極其惡劣 ,在高溫狀態(tài)承受強(qiáng)烈磨擦和高沖擊力，要求材料具有高的 強(qiáng)韌性，抗熱疲勞性和耐磨性，3Cr2W8V 鋼含有較多碳化物形成元素， 且鉻、鎢均能提高臨界點(diǎn)和回火穩(wěn)定性，因而具有較高的抗熱疲勞性 和高溫機(jī)械性能，但經(jīng)常規(guī)熱處理工藝處理的 3Cr2W8V 鋼模具在使 用中經(jīng)常發(fā)生早期脆斷，降低了模具的使用壽命，給生產(chǎn)帶

18、來(lái)嚴(yán)重影 響，若能改善 3Cr2W8V 鋼的熱處理工藝，使合金元素充分發(fā)揮作用, 則可有效地提高材料的綜合機(jī)械性能,滿(mǎn)足服役條件的要求,提高模具壽 命。 (1)化學(xué)成分 3Cr2W8V 鋼的化學(xué)成分示于表 4.1。 表 4.1 3Cr2W8V 鋼的化學(xué)成分 w% CCrWVSiMnPS 0.30- 0.40 2.2-2.77.5-9.00.2-0.5 0.40.40.030.03 (2)臨界溫度 3Cr2W8V 鋼的臨界溫度示于表 4.2。 表 4.2 3Cr2W8V 鋼的臨界溫度 臨界溫度Ac1Ac3Ar1 溫度（近似值） / 820-8301100790 4.2 3Cr2W8V 鋼研究現(xiàn)狀

19、鋼研究現(xiàn)狀 3Cr2W8V 鋼是一種老牌號(hào)高熱強(qiáng)性熱作模具鋼，被廣泛應(yīng)用于壓 鑄模、熱擠壓模、熱鍛模等，具有良好的鍛造工藝性能、機(jī)械加工工 藝性能及熱處理工藝性能13-15 。3Cr2W8V 鋼是目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用 的熱模具鋼，模具的服役條件極其惡劣，在高溫狀態(tài)承受強(qiáng)烈磨擦和 高沖擊力，要求材料具有高的強(qiáng)韌性，抗熱疲勞性和耐磨性16 。3Cr2W8V 鋼屬于過(guò)共析鋼，它主要用于制造高溫下受高應(yīng)力、受沖 擊負(fù)荷小的各種模具。由于它含有多種易形成碳化物的 Cr、W、V 等 合金元素，故在高溫下具有較高的強(qiáng)度和硬度以及良好的淬透性。但 該種鋼的韌性、塑性稍差，在生產(chǎn)中很易產(chǎn)生裂紋，致使模具壽命大 幅

20、度降低17 。3Cr2W8V 鋼含有較多碳化物形成元素且鉻鎢均能提高 臨界點(diǎn)和回火穩(wěn)定性，因而具有較高的抗熱疲勞性和高溫機(jī)械性，但 經(jīng)常規(guī)熱處理工藝處理的 3Cr2W8V 鋼模具在使用中經(jīng)常發(fā)生早期脆 斷,降低了模具的使用壽命,給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響18。 隋少華，宋天革，趙洪運(yùn)在3Cr2W8V 模具鋼預(yù)處理工藝的改進(jìn) 中提到，(1)對(duì) 3Cr2W8V 鋼采用快速預(yù)冷退火工藝，可以提高球化速 度，使球化時(shí)間縮短到傳統(tǒng)退火工藝的 1/6。(2)經(jīng)快速預(yù)冷退火處理 的 3Cr2W8V 鋼，淬火后組織中碳化物顆粒分布也更加細(xì)小均勻，淬 火硬度也要高于采用傳統(tǒng)退火工藝處理后的淬火硬度19。 廖嘉琪，江韶光

21、在高溫淬火對(duì) 3Cr2W8V 鋼組織性能的影響 中提到 3Cr2W8V 鋼高溫淬火使碳化物充分溶解，合金元素的作用進(jìn) 一步發(fā)揮,使材料強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性提高20。 趙巖在熱處理工藝對(duì) 3Cr2W8V 鋼組織和性能的影響中提到， (1)3Cr2W8V 鋼經(jīng)等溫球化退火可獲得球狀或點(diǎn)狀的珠光體組織。同 時(shí)碳化物的形態(tài)也得到明顯改善，呈細(xì)小的顆粒狀在基體上彌散分布。 (2)等溫球化退火后 1070淬火的組織由馬氏體、未溶碳化物和殘余奧 氏體組成。3Cr2W8V 鋼淬火后的硬度可達(dá) 48HRC。(3)隨回火溫度的 升高，由于二次硬化及碳化物類(lèi)型的轉(zhuǎn)變，3Cr2W8V 鋼的硬度和韌性 呈現(xiàn)出了相反的變化趨勢(shì)

22、，即硬度先升后降，而韌性先降后升。因此， 等溫球化退火、1070淬火后再 680左右進(jìn)行兩次回火能夠使 3Cr2W8V 模具鋼保持足夠的硬度和韌性，有利于延長(zhǎng)模具壽命21。 5.熱處理設(shè)備及選擇熱處理設(shè)備及選擇 常用的熱處理加熱設(shè)備按能源分為燃料加熱設(shè)備和電加熱設(shè)備； 按工作溫度可分為高溫爐（1000） 、中溫爐（650-1000）和低 溫爐（650） 。生產(chǎn)上常用的加熱設(shè)備有電阻爐、浴爐、氣體滲碳爐、 高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等。爐型的選擇應(yīng)依據(jù)不同的工藝要求及工件的類(lèi) 型來(lái)決定。 熱處理設(shè)備的選擇要從設(shè)備經(jīng)濟(jì)性、可靠性、配套性、安全性、 安全性以及工廠的實(shí)際情況等來(lái)選擇，本實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際情況選擇熱處

23、 理電阻爐。 熱處理電阻爐是以電為能源的，通過(guò)爐內(nèi)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為 熱能而加熱工件的爐子，是一種造價(jià)相對(duì)便宜的爐子，以降低成本。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備以及從節(jié)約能源的角度考慮，最終選擇 SX2-2.5- 12 作為退火、回火的加熱設(shè)備，具體參數(shù)見(jiàn)下表 5.2；選擇 SX2-10-13 作為淬火的加熱設(shè)備，具體參數(shù)見(jiàn)下表 5.3。 表 5.2 SX2-2.5-12 參數(shù) 型號(hào)爐膛尺寸/mm額定功率/kw額定溫度/ SX2-2.5-12 20012080 2.51200 表 5.3 SX2-10-13 參數(shù) 型號(hào)爐膛尺寸/mm額定功率/kw額定溫度/ SX2-10-13 250150100 61

24、300 5.1 硬度測(cè)定設(shè)備及選擇 所謂硬度，就是材料抵抗更硬物壓入其表面的能力。根據(jù)試驗(yàn)方 法和適應(yīng)范圍的不同，硬度單位可分為布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬 度、顯微維氏硬度等許多種，不同的單位有不同的測(cè)試方法，適用于 不同特性的材料或場(chǎng)合。在這里主要介紹幾種有關(guān)金屬硬度的測(cè)試方 法。 (1)金屬洛氏硬度 測(cè)試原理 將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質(zhì)合金球）分兩個(gè)步驟壓入試樣 表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，測(cè)量在初試驗(yàn)力下的殘余 壓痕深度 h，根據(jù) h 值及常數(shù) N 和 S 計(jì)算洛氏硬度。 術(shù)語(yǔ)及定義 洛氏硬度=N-h/S 初始試驗(yàn)力-試驗(yàn)時(shí)預(yù)加載試驗(yàn)力。 主試驗(yàn)力-使測(cè)量樣品產(chǎn)生殘余壓痕的

25、加載。 總試驗(yàn)力-初始試驗(yàn)力加上主試驗(yàn)力。 測(cè)試程序 洛氏硬度應(yīng)選擇在較小的溫度變化范圍內(nèi)進(jìn)行，因?yàn)闇囟茸兓?能會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。所以試驗(yàn)一般規(guī)定在 10-35的室溫進(jìn)行。試 樣應(yīng)平穩(wěn)地放置在鋼性支承物上，并使壓頭軸線(xiàn)與試樣表面垂直。避 免試樣產(chǎn)生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無(wú)沖擊和振動(dòng)的情況下 施加試驗(yàn)力，初試驗(yàn)力保持不應(yīng)超過(guò) 3 秒。將測(cè)在不小于 1 秒且不大 于 8 秒的時(shí)間內(nèi)，從初試驗(yàn)力增加到總試驗(yàn)力，并保持 4 秒2 秒，然 后卸除主試驗(yàn)力，保持初試驗(yàn)力，經(jīng)過(guò)短暫穩(wěn)定后，進(jìn)行讀數(shù)。為了 讀數(shù)準(zhǔn)確，在試驗(yàn)過(guò)程中，硬度計(jì)應(yīng)避免受到任何沖擊和震動(dòng)。 在多處取值時(shí)，兩相鄰壓痕中心間距離

26、至少應(yīng)為壓痕直徑的 4 倍， 但不得小于 2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應(yīng)為壓痕直徑的 2.5 倍， 但不得小于 1mm。 (2)金屬布氏硬度 測(cè)試原理 對(duì)一定直徑的硬質(zhì)合金球施加試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持 時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度與試驗(yàn)力 除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形，其 半徑是壓頭球直徑的二分之一。 術(shù)語(yǔ)及定義 試驗(yàn)力-試驗(yàn)時(shí)所用的負(fù)載。 壓痕平均直徑-兩相互垂直方向測(cè)量的壓痕直徑的算術(shù)平均值。 球直徑-壓頭中硬質(zhì)合金球的直徑。 測(cè)試程序 一般試驗(yàn)在 10-35的室溫進(jìn)行即可，如果有對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試 驗(yàn)（視材料對(duì)溫度的敏

27、感性） ，試驗(yàn)溫度應(yīng)為 235。 試驗(yàn)力的選擇應(yīng)保證壓痕直徑在 0.24D-0.6D 之間。試驗(yàn)力壓頭 球直徑的平方的比率（1.02F/D2 比值）應(yīng)根據(jù)材料和硬度值選擇。 為了保證在盡可能大的有代表性的試樣區(qū)域試驗(yàn)，應(yīng)盡可能選取 大直徑的壓頭；當(dāng)試樣尺寸允許時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用直徑為 10mm 的球壓 頭進(jìn)行試驗(yàn)。 使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過(guò) 程中不應(yīng)有沖擊和震動(dòng)，直至將試驗(yàn)力施加至規(guī)定值。 試驗(yàn)力保持時(shí)間為 10-15 秒。對(duì)特殊材料，試驗(yàn)力保持時(shí)間可以 延長(zhǎng)，但誤差應(yīng)在2 秒。 任一壓痕中心距試樣邊緣距離，至少為壓痕平均直徑的 2.5 倍。 相鄰壓痕中心間的距離至

28、少為壓痕直徑的 3 倍。應(yīng)在兩相互垂直方向 測(cè)量壓痕直徑，用兩個(gè)讀數(shù)的平均值計(jì)算布氏硬度。 （或按 GB/T 231.4 查得布氏硬度值） 布氏硬度試驗(yàn)范圍上限不大于 650HBW 。 (3)金屬維氏硬度 測(cè)試原理 將頂部?jī)上鄬?duì)面具有規(guī)定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗(yàn)力 壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì) 角線(xiàn)長(zhǎng)度。維氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視 為具有正方形基面并與壓頭角度相同的理想形狀。 術(shù)語(yǔ)及定義 試驗(yàn)力-試驗(yàn)時(shí)所用的負(fù)載。 壓痕對(duì)角線(xiàn)-卸載后，壓頭在被測(cè)樣品表面留下的方形或菱形 壓痕的對(duì)角線(xiàn)。 壓頭夾角-壓頭頂部?jī)上鄬?duì)面的夾角。 測(cè)試程序

29、 試驗(yàn)一般在 10-35的室溫進(jìn)行。對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫 度應(yīng)為 235。根據(jù)試樣厚度和硬度選擇試驗(yàn)力。使壓頭與試樣表 面垂直接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過(guò)程中不應(yīng)有沖擊和震 動(dòng)，直至將試驗(yàn)力施加至規(guī)定值。試驗(yàn)力保持時(shí)間為 10-15 秒。對(duì)特 殊材料，試驗(yàn)力保持時(shí)間可以延長(zhǎng)，直至試樣不再發(fā)生塑性變形，但 誤差應(yīng)在2 秒。應(yīng)測(cè)量壓痕兩條對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度，用其算術(shù)平均值或通過(guò) 查表得到硬度值。放大系統(tǒng)應(yīng)能將對(duì)角線(xiàn)放大到視場(chǎng)的 25%-75%。 考慮各種測(cè)試方法的應(yīng)用范圍，最終我們選用金屬洛氏硬度的測(cè) 試方法，該硬度計(jì)型號(hào)為 HR-150A，具體參數(shù)見(jiàn)表 5.4。 表 5.4 洛氏硬度計(jì)主

30、要技術(shù)規(guī)格 型號(hào)測(cè)量范圍/ HRC試驗(yàn)力/N硬度分辨率/ HR HR-150A20-70588.4、980.7、1 471 0.5HR 5.2 金相分析設(shè)備 金相組織：金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只有在顯微鏡下才能觀察到。 在顯微鏡下看到的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)稱(chēng)為顯微組織或金相組織。鋼材常見(jiàn) 的金相組織有：鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體等。 金相顯微鏡是將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處 理技術(shù)完美地結(jié)合在一起而開(kāi)發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計(jì)算機(jī) 上很方便地觀察金相圖像，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析，評(píng)級(jí)等以及對(duì) 圖片進(jìn)行輸出、打印。用入射照明來(lái)觀察金屬試樣表面(金相組織)的 顯微鏡。 我們選擇 Axi

31、o Imager A1m 對(duì)不同狀態(tài)下的 3Cr2W8V 鋼金相圖譜 分析，該顯微鏡具體參數(shù)見(jiàn)表 5.5。 表 5.5 Axio Imager A1m 參數(shù) 型號(hào)儀器放大倍 數(shù) 目鏡放大倍數(shù)物鏡放大倍數(shù) Axio Imager A1m 12.5x-600 X10X、16X、2 5X 5X、10X、20X、50X、 100X 5.3 熱處理工藝方法及選擇 (1)預(yù)選熱處理選擇 正火 正火通常是把鋼加熱到臨界溫度 Ac3 或 Acm 線(xiàn)以上，保溫一段 時(shí)間，然后進(jìn)行空冷。正火目的是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻 化。 正火的主要應(yīng)用范圍有：用于低碳鋼，正火后硬度略高于退火， 韌性也較好，可作為切削

32、加工的預(yù)處理。用于中碳鋼，可代替調(diào)質(zhì) 處理作為最后熱處理，也可作為用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行表面淬火前的預(yù) 備處理。用于工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網(wǎng)狀碳 化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。用于鑄鋼件，可 以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。用于大型鍛件，可作為最后 熱處理，從而避免淬火時(shí)較大的開(kāi)裂傾向。用于球墨鑄鐵，使硬度、 強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、 連桿等重要零件。 過(guò)共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng) 狀二次滲碳體，以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球粒化。 退火 退火是將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，?持一定時(shí)間，然后緩慢冷

33、卻以達(dá)到接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。 退火目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺 寸，減少變形與裂紋傾向；細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。 退火工藝分類(lèi) 根據(jù)鋼的化學(xué)成分和退火目的的不同，退火工藝種類(lèi)很多。其中 按加熱溫度可分為兩大類(lèi)：一是臨界溫度（Ac1 或 Ac3）以上的退火， 稱(chēng)為“相變重結(jié)晶退火”，包括完全退火、不完全退火、晶粒粗化退火、 擴(kuò)散退火和球化退火等；二是加熱到臨界溫度（Ac1 或 Ac3）以下的 退火，稱(chēng)為“低溫退火”，包括軟化退火、再結(jié)晶退火和去應(yīng)力退火等。 下面介紹幾種常用的退火工藝 完全退火：將亞共析鋼加熱至 Ac3 以上 20-30，保溫足夠時(shí)間

34、奧氏體化后，隨爐緩慢冷卻，從而得到接近平衡的組織，這種熱處理 工藝稱(chēng)為完全退火。 完全退火只適用于亞共析鋼，不宜用于過(guò)共析鋼，過(guò)共析鋼緩冷 后會(huì)析出網(wǎng)狀二次滲碳體。使鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性大大降低。 不完全退火：不完全退火又叫不完全重結(jié)晶退火，是將鋼加熱到 Ac1 與 Ac3 或 Ac1 與 Acm 之間某一溫度，保溫后緩慢冷卻下來(lái)，使鋼組織發(fā)生 不完全重結(jié)晶。 不完全退火可用于亞共析鋼也可用于共析鋼。不完全退火的目的 與完全退火相同，都是通過(guò)相變重結(jié)晶來(lái)細(xì)化晶粒，改善組織，去除 應(yīng)力，改善切削性能，只是由于重結(jié)晶不完全而程度稍差，但卻能節(jié) 約時(shí)間，降低費(fèi)用，提高生產(chǎn)率。 球化退火：球化退火是使

35、鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火工藝。 將 鋼加熱到 Ac1 以上 20-30，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻，得到在 鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。 球化退火主要適用于共析鋼和過(guò)共析鋼，經(jīng)球化退火得到的是球 狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球狀顆粒，彌散分布在鐵素體基體上， 和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時(shí)， 奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，冷卻時(shí)工件變形和開(kāi)裂傾向小。另外對(duì)于一些 需要改善冷塑性變形（如沖壓、冷鐓等）的亞共析鋼有時(shí)也可采用球 化退火。 球化退火工藝方法很多，最常用的兩種工藝是普通球化退火和等 溫球化退火。普通球化退火是將鋼加熱到 Ac1 以上 20-30

36、，保溫適 當(dāng)時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，冷到 500左右出爐空冷。等溫球化退 火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，隨爐冷卻到略低于 Ar1 的溫度進(jìn)行等溫，等溫時(shí)間為其加熱保溫時(shí)間的 1.5 倍。等溫后隨爐 冷至 500左右出爐空冷。和普通球化退火相比，等溫球化退火不僅 可縮短周期，而且可使球化組織均勻，并能?chē)?yán)格地控制退火后的硬度。 結(jié)合 3Cr2W8V 鋼的實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)正火和退火的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用 范圍進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)正火和退火都能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，但是為了實(shí)驗(yàn)的 精確性，并且退火能夠細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，最終我們選擇退火作 為預(yù)選熱處理，在退火具體工藝的選擇過(guò)程中，等溫球化退火不僅適 用于 3Cr

37、2W8V 鋼，并且球化組織均勻，并能?chē)?yán)格地控制退火后的硬 度。時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。綜上所述，最終選擇等溫球化退火作為預(yù) 選熱處理。 (2)最終熱處理的選擇 淬火 將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保持一定時(shí)間，然后以大于臨界冷 卻速度冷卻，以獲得非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變組織，如馬氏體、貝氏體和奧氏體 等的熱處理工藝。 淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏 體或下貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng) 度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿(mǎn)足各種機(jī)械零件和 工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿(mǎn)足某些特種鋼材的鐵磁性、 耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。 常用的淬火方法有單液淬火

38、法、中斷淬火法（雙淬火介質(zhì)淬火法） 、 分級(jí)淬火法、等溫淬火法。 單液淬火法，把已加熱到淬火溫度的工件淬入一種淬火介質(zhì)，使 其完全冷卻。它是最簡(jiǎn)單的淬火方法，常用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼和合金 鋼工件，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是在水 中淬火應(yīng)力大，工件容易變形開(kāi)裂；在油中淬火，冷卻速度小，淬透 直徑小，大型工件不易淬透。 中斷淬火法（雙淬火介質(zhì)淬火法） ，把加熱到淬火溫度的工件，先 在冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近 Ms 點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)入慢冷的淬 火介質(zhì)中冷卻至室溫，以達(dá)到在不同淬火冷卻溫度區(qū)間，有比較理想 的淬火冷卻速度。可用于形狀復(fù)雜、截面不均勻的工件淬火。雙液淬 火的缺點(diǎn)是

39、難以掌握雙液轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，轉(zhuǎn)換過(guò)早容易淬不硬，轉(zhuǎn)換過(guò) 遲又容易淬裂。 分級(jí)淬火法，把工件由奧氏體化溫度淬入高于該種鋼馬氏體開(kāi)始 轉(zhuǎn)變溫度的淬火介質(zhì)中，在其中冷卻直至工件各部分溫度達(dá)到淬火介 質(zhì)的溫度，然后緩慢冷至室溫，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。分級(jí)冷卻的目的， 是為了使工件內(nèi)外溫度較為均勻，同時(shí)進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，可以大大減 小淬火應(yīng)力，防止變形開(kāi)裂。 等溫淬火法，工件淬火加熱后，若長(zhǎng)期保持在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的 溫度，使之完成奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，獲得下貝氏體組織，這種淬火方 法稱(chēng)為等溫淬火。等溫淬火用于中碳以上的鋼，目的是為了獲得下貝 氏體，以提高強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性。低碳鋼一般不采用等溫淬 火。 回火 回火

40、是工件淬硬后加熱到 Ac1 以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間， 然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 根據(jù)回火溫度的不同，分為低溫回火、中溫回火、高溫回火三種。 低溫回火（150-250） ，組織是回火馬氏體，和淬火馬氏體相比， 回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強(qiáng)度和良好耐磨性，又適當(dāng)提高 了韌性。主要用于高碳鋼，合金工具鋼制造的刃具、量具、模具及滾 動(dòng)軸承，滲碳、碳氮共滲和表面淬火件等。 中溫回火（350-500） ，組織為回火屈氏體，對(duì)于一般碳鋼和低 合金鋼，中溫回火相當(dāng)于回火的第三溫度區(qū)，此時(shí)碳化物開(kāi)始聚集， 基體開(kāi)始回復(fù)，淬火應(yīng)力基本消除。工件具有高的彈性極限，有良好 的塑性和韌性，主用于彈性件及

41、模具處理。 高溫回火（500-650） ，組織為回火索氏體，淬火和隨后的高溫 回火稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。因 此，高溫回火主要適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼，用來(lái)制作汽車(chē)、 拖拉機(jī)、機(jī)床等承受較大載荷的結(jié)構(gòu)零件，如曲軸、連桿、螺栓、機(jī) 床主軸及齒輪等重要的機(jī)器零件。 由于 3Cr2W8V 鋼在高溫狀態(tài)下使用，因而采用高溫回火比較符 合實(shí)際情況。 6.熱處理工藝制度制定熱處理工藝制度制定 6.1 等溫球化退火工藝的制定 等溫球化退火溫度，將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到 Ac1 +（20-30） ， 保溫適當(dāng)時(shí)間，然后冷卻到略低于 Ac1 以下的溫度，等溫保持一段時(shí) 間，然

42、后再爐冷或空冷，因而，第一步將試樣加熱到溫度 840-860； 第二步將試樣加熱到溫度 760-770。 等溫球化退火保溫時(shí)間，保溫時(shí)間與鋼的化學(xué)成分、工件形狀、 尺寸、爐子類(lèi)型、裝爐量等多種因素有關(guān)，一般按每毫米厚度保溫 1.5-2.5min 估算?？紤]到 3Cr2W8V 中的合金元素形成高熔點(diǎn)碳化物， 第一步保溫時(shí)間 60min；第二步保溫時(shí)間 60min 等溫球化退火的冷卻方式一般采用隨爐冷卻。 圖 6.1 等溫球化退火 6.2 淬火工藝的制定 淬火加熱規(guī)范的確定 (1)加熱溫度，過(guò)共析鋼淬火加熱溫度為 Ac1 或 Ac3+30-50，為 了測(cè)定出最適合的淬火溫度，查閱相關(guān)書(shū)籍后，決定先

43、測(cè)定 1100， 然后觀察 1000和 1200，來(lái)確定是否在 1100處形成硬度峰值。 (2)淬火加熱時(shí)間，應(yīng)包括工件整個(gè)截面加熱到預(yù)定淬火溫度，并 使之在該溫度下完成組織轉(zhuǎn)變、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需 的時(shí)間。常用經(jīng)驗(yàn)公式為： =kD 式中 加熱時(shí)間，min； 加熱時(shí)間系數(shù)，min/mm； k裝爐量修正系數(shù)； D工件有效厚度，mm。 對(duì)于圓柱形工件的有效厚度，一般按工件直徑計(jì)算，因而工件有 效厚度為 14mm。對(duì)于 3Cr2W8V 鋼，=1.5，k=1，則 =1.5114=21min,考慮到透熱之后，還需要一段組織轉(zhuǎn)變時(shí)間，因而 我選擇 20-40 min 的保溫時(shí)間。 (3)加熱

44、速度，對(duì)于形狀復(fù)雜，要求畸變形小，或用合金鋼制造的 大型鑄鍛件，必須控制加熱速度以保證減小淬火畸變及開(kāi)裂傾向，一 般采用預(yù)熱加熱。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的中、低碳鋼直徑小于 100mm 的中低 合金結(jié)構(gòu)鋼可直接到溫入爐加熱。 淬火冷卻方法 淬火介質(zhì)的選擇，首先應(yīng)按工件所采用的材料及其淬透層深度的 要求來(lái)選擇，凡是淬火烈度大于按淬透層深度所要求的淬火烈度的淬 火介質(zhì)都可采用；但是從淬火應(yīng)力變形開(kāi)裂的角度考慮，淬火介質(zhì)的 淬火烈度越低越好。綜合這兩方面的要求，選擇淬火介質(zhì)的第一個(gè)原 則應(yīng)是在滿(mǎn)足工件淬透層深度要求的前提下，選擇淬火烈度最低的淬 火介質(zhì)?？紤]到 3Cr2W8V 鋼淬透性比較好，故應(yīng)采用油淬。

45、冷卻方法的選擇，考慮實(shí)驗(yàn)所用試樣形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，淬火 過(guò)程易比較容易，故選用單液淬火法。 圖 6.2 不同溫度進(jìn)行淬火 6.3 回火工藝的制定 (1)回火溫度的確定：根據(jù)零件要求，調(diào)質(zhì)后的硬度為 HRC46- 50，查表 6.1 選擇回火溫度為 550、600、650。 表 6.1 3Cr2W8V 鋼調(diào)質(zhì)硬度 鋼號(hào)回火/HRC 70035-40 64040-453Cr2W8V 54045-50 (2)回火時(shí)間的確定：回火時(shí)間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫 度時(shí)開(kāi)始計(jì)算，由于工件的有效厚度是 14mm，爐膛面積較大，工件 之間不會(huì)互相干擾，故我選擇保溫時(shí)間為 40min。 表 6.2 中、高

46、溫回火保溫時(shí)間參數(shù)表 有效厚度/mm2525-5050-7575-100100-125 125-150 鹽爐20-3030-4545-6075-9090-120120-150 保溫時(shí) 間/min 空氣 爐 40-6070-90100-120 150-180 180-210 210-240 (3)回火后的冷卻：回火后工件在油中冷卻。 圖 6.3 不同溫度進(jìn)行回火 7 結(jié)果及分析結(jié)果及分析 7.1 硬度硬度 表 7.1 3Cr2W8V 鋼等溫球化退火硬度 鋼號(hào)等溫球化退火/HRC平均值 第一步 840-860 3Cr2W8V 第二步 760-77012 14.5 11. 5 1212.5 表 7.

47、2 3Cr2W8V 鋼淬火硬度 鋼號(hào)淬火/HRC平均值 100060.5 62.5 60.5 60.561 110064.5 63.5 63.5 62.563.53Cr2W8V 1200565858.55757.375 表 7.3 3Cr2W8V 鋼回火硬度 鋼號(hào)回火/HRC平均值 55058.559605959.125 6005556555555.253Cr2W8V 65053.5 52.5525252.5 等溫球化退火硬度圖 0 5 10 15 20 1234 采集點(diǎn) 硬度 圖 7.1 等溫球化退火硬度圖 圖 7.2 淬火硬度趨勢(shì)圖 回火硬度趨勢(shì)圖 52 54 56 58 60 500550600650700 溫度 硬度 圖 7.3 回火硬度趨勢(shì)圖 (1)由上表 7.1 知道，經(jīng)過(guò)等溫球化退火工藝處理的 3Cr2W8V 鋼 硬度平均值為 12.5HRC，圖 7.1 給出了較為直觀的表述，基本上等溫 球化退火后的硬度在 12.5HRC 上下波動(dòng),此時(shí)的 3Cr2W8V 鋼還是比較 軟，這主要是由于此時(shí)組織為珠光體和碳化物所導(dǎo)致，特別是珠光體 硬度不是很高，因而等溫球化退火后的 3Cr2W8V 鋼比較軟。 (2)由上表 7.2 知道，在等溫球化退火的基礎(chǔ)上，對(duì) 3