9sicr圓板牙(完整)15

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 工藝 課程設(shè)計(jì)（論文）題目：9sicr圓板牙(m12)鋼退火-淬火-回火熱處理工藝設(shè)計(jì)院（系）：材料與化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)班級：材料物理061學(xué)號：060207028學(xué)生姓名：劉 闖指導(dǎo)教師：李青春教師職稱：教 授起止時(shí)間：2009-7-62009-7-16課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：材料化學(xué)與工程學(xué)院 教研室：材料物理教研室學(xué) 號060207028學(xué)生姓名劉 闖專業(yè)班級材料物理061課程設(shè)計(jì)（論 文）題 目9sicr圓板牙(m12)鋼退火-淬火-回火熱處理工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)一、熟悉設(shè)計(jì)題目，查閱資料二、工藝設(shè)計(jì)1. 低合金刃具鋼熱處理工藝概述；2. 圓板

2、牙(m12)鋼的服役條件及失效形式分析，提出性能要求；3. 圓板牙(m12)鋼材料的選擇，要求在滿足工件使用性能的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性和工藝性，合理選擇材料；4. 給出9sicr的c曲線；5. 9sicr主動錐齒輪冷熱加工工藝流程圖；6. 制定9sicr圓板牙(m12)鋼退火-淬火-回火熱處理工藝；7. 闡述退火、淬火、回火熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)；8. 選擇設(shè)備、儀表和工夾具；9. 圓板牙(m12)鋼熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求；10. 圓板牙(m12)鋼熱處理常見缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法；11. 參考文獻(xiàn)。三、上繳資料9sicr圓板牙(m12)鋼退火-淬火-回火熱處理工藝設(shè)計(jì)說明書一套指導(dǎo)教師評語及

3、成績成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書（論 文）前 言合金工具鋼的淬硬性、淬透性、耐磨性和韌性均比碳素工具鋼高，按用途大致可分為刃具、模具和檢驗(yàn)尺寸使用的量具用鋼三類。合金工具鋼廣泛用作刃具、冷、熱變形模具和量具，也可用于制作柴油機(jī)燃料泵的活塞、閥門、閥座以及燃料閥噴嘴等。刃具鋼又可分為低合金刃具鋼和高速鋼兩類。低合金刃具鋼一般為過共析鋼，鍛軋和鍛造成毛坯后，都要經(jīng)過球化退火的熱處理，以達(dá)到消除鍛造應(yīng)力、降低硬度、便于切削加工的目的，并提供良好的碳化物球化組織。球化組織的硬度和強(qiáng)度較片狀組織低，有利于切削加工，且能獲得光潔的表面。球化組織與片狀

4、組織相比，淬火溫度范圍較寬，不容易過熱，淬火變形及開裂傾向較小，淬火后的組織較均勻刃具鋼要求具有高的硬度和耐磨性，一定的強(qiáng)度和韌度，在大負(fù)荷高速切削時(shí)，還要求具有紅硬性。低合金刃具鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。先介紹碳素刃具鋼，碳素刃具鋼是含碳0.65%1.35%的碳鋼。如t7、t8、t12和t7a、t8a、t10a、t12a等。熱處理為球化退火，淬火和低溫回火。碳素刃具鋼價(jià)格便宜，加工性能良好，熱處理后可獲得高的硬度和耐磨性，廣泛地用于制造各種工具、模具。但是碳素刃具鋼也有很多弱點(diǎn)，如淬透性差，熱處理變形大，回火抗力低，紅硬性差等。低合金刃具鋼在碳素鋼刃具鋼的基礎(chǔ)上，加入一些合金元素，其含

5、量少于5%稱為低合金刃具鋼。低合金刃具鋼的成分特點(diǎn)是含碳量在0.8%1.5%之間，常用的合金元素有si、cr、mn、w、v。低合金刃具鋼的熱處理特點(diǎn)是預(yù)先熱處理一般采用球化退火，最終熱處理為淬火及低溫回火。常用的低合金刃具鋼有9sicr，crwmo，cr06等。對于一種低合金刃具鋼，選用什么樣的鋼材合理，首先應(yīng)從工具的工作條件、失效形式同時(shí)還應(yīng)考慮工具鋼的工藝性能包括加工性能、切削加工性能和熱處理工藝性能。然后選擇合適的鋼種，最后再制定正確的熱處理工藝。對于圓板牙這一刀具，不但要了解它的機(jī)械加工的大致情況，而且要了解機(jī)械加工與熱處理的關(guān)系。圓板牙熱處理前，攻螺孔時(shí)，其內(nèi)徑公差的控制和切削毛刺的

6、存在與熱處理關(guān)系很大。制造圓板牙要有良好的耐磨性，淬透性等采用9sicr鋼這種材料是符合上述要求的，且具有良好的工藝性能。通過9sicr圓板牙鋼的熱處理工藝的分析，更加明確在執(zhí)行熱處理工藝過程中所需要注意的問題。能夠正確確定加熱溫度、時(shí)間，保溫時(shí)間，冷卻方式，其目的就是通過正確的熱處理工藝，使金屬材料的潛在能力得到充分的發(fā)揮。此設(shè)計(jì)是通過在課堂學(xué)習(xí)熱處理理論知識后的探索和嘗試，其內(nèi)容討論如何設(shè)計(jì)圓板牙鋼的熱處理工藝，重點(diǎn)是制定合理的熱處理規(guī)程，并按此完成9sicr圓板牙鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)。目 錄1 低合金刃具鋼熱處理工藝概述12 圓板牙鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)22.1 圓板牙鋼的服役條件、失效形式2

7、2.2 圓板牙技術(shù)要求及示意圖22.3 圓板牙鋼的材料選擇42.4 圓板牙 9sicr鋼的c曲線52.5 圓板牙9sicr鋼加工工藝流程圖62.6 9sicr圓板牙(m12)鋼退火-淬火-回火熱處理工藝62.7 闡述9sicr圓板牙鋼退火、淬火、回火熱處理工藝?yán)碚?12.8 選擇設(shè)備、儀表和工夾具122.9 圓板牙熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求142.10 圓板牙熱處理常見缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法153 參考文獻(xiàn)18ii遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書（論 文）1 低合金刃具鋼熱處理工藝概述低合金刃具鋼的含碳量一般在0.8%1.5%低合金刃具鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)是高碳低合金化。低合金

8、刃具鋼一般為過共析鋼，鍛軋和鍛造成毛坯后，先以球化退火作為預(yù)先熱處理，以達(dá)到消除鍛造應(yīng)力、降低硬度、便于切削加工的目的，并提供良好的碳化物球化組織。再進(jìn)行淬火加低溫回火作為最終熱處理，目的是便鋼具有在回火馬氏體基體上均勻分布細(xì)粒狀的碳化物組織，以提高刃具的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，從而提高刃具的使用壽命。低合金刃具鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)是高碳低合金化。刃具在工作條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損并發(fā)熱，還有震動和承受一定的沖擊負(fù)荷。刃具用鋼應(yīng)具有高的硬度、耐磨性、紅硬性和良好的韌性。為了保證其具有高的硬度，滿足形成合金碳化物的需要，鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.801.5。鉻是這類鋼的主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.501.

9、70，有的鋼還含有鎢，以提高切削金屬的性能。這類工具鋼因含有合金元素，因此淬透性比碳素工具鋼好，熱處理產(chǎn)生的變形小，具有高的硬度和耐磨性。常用的鋼類有鉻鋼、硅鉻鋼和鉻鎢錳鋼等。圓板牙是用來加工外螺紋專用工具，其特點(diǎn)是刃部比較薄且在內(nèi)部，切削工作溫度不高，并不要求高的紅硬性，但是其螺距及內(nèi)孔要求變形小，刃部不得脫c。此外，工作時(shí)受扭矩較大。圓板牙的技術(shù)要求為6063hrc。螺孔中徑尺寸要控制在規(guī)定的范圍內(nèi)鍛后一般先進(jìn)行球化退火來降低硬度，改善切削性能，為最終熱處理做準(zhǔn)備，加工成形后進(jìn)行淬火再進(jìn)行低溫回火的熱處理工藝。9sicr鋼比鉻鋼具有更高的淬透性和淬硬性，并且具有較高的回火穩(wěn)定性。適于分級淬

10、火和等溫淬火。其主要缺點(diǎn)是加熱時(shí)脫碳傾向性較大。9sicr鋼通常用于制造形狀復(fù)雜、淬火變形較小和耐磨性要求高的刀刃細(xì)薄低速切削工具，尤其是板牙、絲錐、搓絲板和絞刀等；也可以作冷作模具，如沖模、打印模等，此外，還用于制造冷軋輥，矯正輥以及細(xì)長桿件。9sicr中cr、si的加入，提高了淬透性。因?yàn)閏r、si的作用，使鋼中的碳化物細(xì)小均勻，使用時(shí)刃口部位不易崩刃。si抑制低溫回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變非常有效，所以該鋼的低溫回火穩(wěn)定性較好，熱處理時(shí)的變形也很小，適于分級淬火和等溫淬火。其缺點(diǎn)是脫c敏感性比較大。根據(jù)該鋼的特點(diǎn)，如采取合適的工藝措施，控制其脫c現(xiàn)象，9sicr鋼是制造薄刃圓板牙的理想材料。9si

11、cr鋼的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高，一次預(yù)先熱處理是退火，而且需要采用球化退火。在鹽浴爐中加熱，要注意鹽浴爐的脫氧，也能減輕圓板牙的脫c傾向。應(yīng)該根據(jù)圓板牙的工作條件和性能要求來具體制定熱處理的工藝流程。2 圓板牙鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)2.1 圓板牙鋼的服役條件、失效形式2.1.1 服役條件圓板牙是用來加工外螺紋專用工具。作為刃具必須具有較高的淬透性，保證圓板牙內(nèi)部刃口部位淬硬；螺孔中徑、螺距及內(nèi)孔的精度涉及到加工后螺紋的精度，切削工作溫度不高，其工作溫度一般不超過300，并不要求高的紅硬性，但是其螺距及內(nèi)孔要求變形小，刃部不得脫碳。此外，工作時(shí)受扭矩較大，所以要保證在工作時(shí)刃口不崩刃、耐磨性好，圓板牙壽

12、命長，則須保證材料有良好的強(qiáng)韌性配合。2.1.2 失效形式1）磨損 磨損大都是由于工具與被加工工件或切屑之間的磨粒磨損造成的，有時(shí)也可能是由于工件表面形成積屑瘤而形成的粘合磨損所造成的。工具產(chǎn)生不正常磨損的原因是耐磨性不高。熱處理時(shí)產(chǎn)生工具表面脫碳，脫元素等現(xiàn)象也可能造成耐磨性降低。2）崩刃 包括微崩刃、大塊崩刃、掉牙、掉齒等現(xiàn)象。很多崩刃現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于切削時(shí)切削刃長期承受循環(huán)應(yīng)力所產(chǎn)生的一種疲勞破壞現(xiàn)象，有時(shí)也可能是由于突然產(chǎn)生沖擊應(yīng)力而造成的。3）斷裂與破碎 切削工具由于承受較大的沖擊或者因?yàn)楣ぞ弑旧淼拇嘈暂^大有時(shí)會產(chǎn)生整體的斷裂、破碎現(xiàn)象。工具的斷裂、破碎與工具本身的韌性不足有關(guān)，但是

13、所有的斷裂、破碎現(xiàn)象都是因?yàn)榇嘈暂^大而引起的。4）被加工工件達(dá)不到技術(shù)要求 在切削過程中，由于工具產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損或工具的切削刃上有明顯的崩刃現(xiàn)象，這時(shí)工具雖然可以繼續(xù)切削，但是由于被加工工件的尺寸精度或者表面粗糙度達(dá)不到技術(shù)的要求，因而不能繼續(xù)使用。 2.2 圓板牙技術(shù)要求2.2.1 圓板牙的技術(shù)要求圓板牙屬于手工切削或低速切削的工，要求齒部有較高的耐磨性，同時(shí)齒部不能太脆，因此要有較高的韌性且變形要小，因此不能脫碳。硬度：6063hrc。金相組織：馬氏體針3級，殘留碳化物網(wǎng)3級。尺寸：螺紋中徑應(yīng)控制在12mm、厚度為14mm、外圓直徑34mm的范圍內(nèi)。裝爐量：5件。2.2.2 圓板牙的平面圖

14、圖1 圓板牙平面圖2.2.3 圓板牙的剖面圖圖2 圓板牙剖面圖2.3 圓板牙鋼的材料選擇圓板牙屬于薄刃工具，其刃部所受的沖擊力不大，制造的材料組織中含有均勻分布的細(xì)小合金碳化物，使用時(shí)刃口部位不易崩刃，淬透性好，淬火應(yīng)力和變形小，只有這樣才能保證上述技術(shù)要求。綜合圓板牙的工作條件、失效形式、性能要求等諸多因素來選擇材料。制造圓板牙常用的鋼種有9sicr，gcr15，t12，crwmn等。9sicr鋼工作溫度可達(dá)300。由于鋼中 cr、si的加入，提高了淬透性。因?yàn)閏r、si的作用，使鋼中的碳化物細(xì)小均勻，使用時(shí)刃口部位不易崩刃；cr除了提高淬透性、回火抗力外，還可以減少si石墨化傾向；si抑制

15、低溫回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變非常有效，所以該鋼的低溫回火穩(wěn)定性較好，熱處理時(shí)多采用分級或等溫淬火，變形也很小。其缺點(diǎn)是脫碳敏感性比較大。根據(jù)該鋼的特點(diǎn)，如采取合適的工藝措施，控制其脫c現(xiàn)象，9sicr鋼是制造薄刃圓板牙的理想材料。crwmn鋼由于cr、w、mn同時(shí)加入，使其有較高的淬透性使，cr、w、mn都是碳化物形成元素，使鋼中有較多的碳化物，淬火后硬度高，可達(dá)到6466hrc，但熱硬性不如9crsi，但crwmn鋼熱處理后變形小，故稱微變形鋼。w能細(xì)化碳化物，改善了韌度；由于mn的存在大為降低了ms點(diǎn)，淬火后的殘余奧氏體比較多，淬火變形也較小；但該鋼的碳化物多且易形成網(wǎng)狀，如果碳化物粗大且不均勻，

16、則制造薄刃后，刃部有崩刃的危險(xiǎn)。crwmn鋼主要用于制造斷面尺寸較大、淬火變形要求小、耐磨性要求較高的工具。gcr15是典型的滾動軸承鋼，也可以制造工具。cr的加入增加了鋼的淬透性，并能形成較穩(wěn)定的細(xì)小均勻的碳化物，它的冶金質(zhì)量比一般鋼要高。在淬火低溫回火后可獲得高而均勻的硬度。熱處理變形比較小，尺寸很穩(wěn)定。但是該鋼和9sicr 相比，回火穩(wěn)定性比較差。因此，對刃口要求高且在內(nèi)部的圓板牙來說，gcr15不如9sicr更適合。因此選擇9sicr作為制造圓板牙的材料，9sicr鋼為常見的合金工具鋼，為過共析低合金工具鋼，其主要化學(xué)成分和臨界溫度如下表1和表2所示。表1 9sicr鋼的化學(xué)成分（gb

17、/t 12992000）w/%csimncrsp0.850.951.201.600.300.600.951.250.0300.030表2 9sicr鋼的臨界溫度臨界點(diǎn)ac1acmar1溫度（近似值）/7708707302.4 圓板牙9sicr鋼的c曲線合金元素只有溶入到奧氏體中，才能對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要影響?？傮w上講，除co、al 外，所有合金元素都增大過冷奧氏體穩(wěn)定性，使“c”曲線右移。非碳化物形成元素如ni、si、cu等和弱碳化物形成元素如mn只改變“c”曲線位置；碳化物形成元素如cr、mo、v、w、ti 等既使“c”曲線右移，又使其形狀分成上下兩部分。.奧氏體晶粒尺寸：奧氏體晶粒與奧

18、氏體化條件有關(guān)，加熱溫度高保溫時(shí)間長，奧氏體晶粒粗大，成分均勻性提高，奧氏體穩(wěn)定性增加，“c”曲線右移。反之“c”曲線左移。3.原始組織：鋼的原始組織越細(xì)小，單位體積內(nèi)晶界越多，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的形核率越高，同時(shí)原始組織越細(xì)小有利于c 原子擴(kuò)散，奧氏體形成時(shí)達(dá)到均勻化時(shí)間短，相對長大時(shí)間長，相同條件下易使奧氏體長大并且均勻性提高，“c”曲線右移。4.變形：奧氏體比容最小，馬氏體比容最大，奧氏體轉(zhuǎn)變時(shí)體積膨脹，施加拉應(yīng)力加速其轉(zhuǎn)變，使“c”曲線左移，施加壓應(yīng)力不利其轉(zhuǎn)變，使“c”曲線右移。圖2 9sicr鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（奧氏體化溫度875）2.5 圓板牙9sicr鋼加工工藝流程圖毛坯鍛造球化

19、退火機(jī)械加工淬火檢查檢查回火清洗外觀處理發(fā)黑處理 圖3 工藝流程圖2.6 9sicr圓板牙(m12)鋼退火-淬火-回火熱處理工藝制造9sicr圓板牙（m12）采用的熱處理工藝包括預(yù)備熱處理德球化退火和最終熱處理的淬火+低溫回火。球化退火的加熱溫度選擇為800，500出爐后空冷；淬火的溫度；等溫淬火的加熱溫度為630，等溫溫度190，冷卻介質(zhì)為硝鹽；低溫回火的溫度選擇為200，保溫90分鐘，空冷，目的是獲得強(qiáng)度、韌度、塑性及耐磨性。9sicr圓板牙（m12）整個(gè)熱處理工藝去曲線如下圖4所示。圖4 9sicr圓板牙(m12)熱處理全過程工藝曲線2.6.1 鍛造工藝曲線 制造圓板牙的毛坯要經(jīng)過鍛造后

20、獲得基本的形狀。鍛造是利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造按坯料在加工時(shí)的溫度可分為冷鍛和熱鍛。鋼的再結(jié)晶溫度約為460，但普遍采用800作為劃分線，高于800的是熱鍛；在300800之間稱為溫鍛或半熱鍛。本設(shè)計(jì)采用的是熱鍛。根據(jù)9sicr鋼的鍛造工藝規(guī)范，以及本設(shè)計(jì)的尺寸要求，選擇始鍛溫度1050，終鍛溫度為860。9sicr鋼的鍛造工藝曲線如圖5所示。圖5 鍛造工藝曲線查閱熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊可以找出9sicr鋼的鍛造工藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式，本設(shè)計(jì)具體的鍛造工藝參數(shù)如表3所示。表3 9sicr鋼的熱加鍛造

21、工藝規(guī)范項(xiàng)目加熱溫度/開始溫度/終止溫度/冷  卻鋼錠1150120011001150880800緩冷（砂冷或坑冷）鋼坯1100115010501100850800緩冷（砂冷或坑冷）2.6.2 球化退火工藝曲線圓板牙屬于低合金刃具鋼。低合金刃具鋼的預(yù)先熱處理是球化退火，目的是降低硬度，改善鍛造組織和切削加性能，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。9sicr圓板牙球化退火前的組織要求是細(xì)片狀珠光體，經(jīng)等溫球化退火后為球狀珠光體，其經(jīng)淬-回火后的力學(xué)性能與原始組織為片狀珠光體相比，在強(qiáng)度、硬度相同情況下，其塑韌性都要高，且對淬火溫度的敏感性也相對較小。查閱簡明熱處理工手冊可知9sicr鋼的球化退火加

22、熱溫度為790810 ，保溫時(shí)間為24h，以小于40h的速度爐冷至500 出爐空冷；等溫溫度為700720 ，保溫時(shí)間46h后爐冷至500 出爐空冷。本設(shè)計(jì)9sicr圓板牙鋼m12的批量為5件。由于球化退火的加熱及保溫時(shí)間與工件的尺寸、裝爐量及爐子的特性有關(guān)。正常的退火組織為球狀的珠光體，級別為25級。球化退火后的硬度為197241hrc。若退火溫度過高奧氏體較為均勻，晶核數(shù)量減少，又會局部出現(xiàn)粗片狀珠光體，致使切削性能變差，淬火過熱敏感性大，淬火后的變形也大；若球化退火溫度過低，原始的珠光體雖然溶解，但濃度不大，冷卻時(shí)局部組織會出現(xiàn)片狀珠光體，因此加熱溫度選擇為800。根據(jù)本設(shè)計(jì)的裝爐量為5

23、件，圓板牙內(nèi)徑尺寸為12mm，所以保溫時(shí)間不宜太長，所以加熱保溫時(shí)間選擇2小時(shí)，等溫保溫時(shí)間為4小時(shí)。如果保溫時(shí)間太長，奧氏體均勻性太高，不利于球化。具體的球化退火的工藝參數(shù)如上圖6所示。 acm 870ac1 770ar1 730 30h 爐冷500出爐空冷8007102h4h溫度t時(shí)間th100h 圖6 9sicr等溫球化退火工藝曲線9sicr鋼制造圓板牙的球化退火過程中冷卻速度應(yīng)小于40h，由于本次設(shè)計(jì)的批量比較少，冷卻速度不應(yīng)很大，選擇30h。在球化退火前要注意的是球化退火前的組織要求是細(xì)片珠光體，不允許有嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物，否則在球化退火前安排正火處理。球化退火的組織為索氏體和粒狀碳化

24、物。2.6.3 淬火工藝曲線本設(shè)計(jì)采用等溫淬火。因?yàn)榈葴卮慊鸪擞邢齼?nèi)應(yīng)力、提高力學(xué)性能和耐磨性等作用外，還可使組織應(yīng)力和熱應(yīng)力減至最小，并大大減少工件的變形，適合要求變形小、形狀復(fù)雜的刃具，所以對圓板牙這類要求變形較高的工件，宜采用等溫淬火工藝。1）溫度的確定 查閱熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊可知9sicr鋼的淬火加熱溫度范圍在850880，鹽浴爐中加熱系數(shù)為3045smm，冷卻介質(zhì)為油或硝鹽。淬火加熱溫度的確定，除了考慮控制未溶碳化物數(shù)量外，還應(yīng)考慮原材料的球化級別、工具尺寸等因素。因?yàn)槌叽巛^大的工件，容易產(chǎn)生球化不良、碳化物不均勻等問題，所以大尺寸的圓板牙宜采用較低的淬火加熱溫度，如：小于m

25、10的圓板牙，常采用860870；大于m10的圓板牙，采用850860。a cm 870630860鹽浴爐19021mina c1 77011min45min油冷溫度t時(shí)間th圖7 9sicr等溫淬火工藝曲線本設(shè)計(jì)為m12的圓板牙，批量為5件，查閱熱處理手冊第4版，第2卷可知，不同規(guī)格的圓板牙其淬火溫度與分級溫度的關(guān)系如表4所示。表4 不同規(guī)格的圓板牙其淬火溫度與分級溫度的關(guān)系規(guī)格m1m2.5m3m5m6m9m10m14m16m27m27m36加熱溫度860870850860分級溫度160170170180180190190210根據(jù)表4的規(guī)范數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)的淬火加熱溫度選擇860，等溫溫度選擇

26、為190。等溫時(shí)，部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，從而使鋼的硬度、強(qiáng)度和韌性得到良好的配合，并保證工件具有良好的耐磨性。等溫溫度過高，硬度、強(qiáng)度會急劇下降；等溫溫度過低，得不到所需的下貝氏體數(shù)量。等溫溫度也會影響隨后空冷時(shí)形成的馬氏體數(shù)量，從而對螺孔的脹縮有影響。同樣等溫停留時(shí)間對力學(xué)性能也有影響，適當(dāng)?shù)臅r(shí)間使鋼具有最佳的強(qiáng)韌性。2）淬火時(shí)間的確定 低合金刃具鋼的導(dǎo)熱性差，并且此設(shè)計(jì)的圓板牙尺寸較大，形狀復(fù)雜，所以除了應(yīng)該緩慢加熱外，還應(yīng)該在600650預(yù)熱，預(yù)熱為淬火時(shí)間的兩倍左右，以減少高溫停留的時(shí)間，從而減輕9sicr圓板牙鋼的脫c現(xiàn)象。確定淬火時(shí)間的公式如下：t=a·k·

27、dt-加熱時(shí)間（min或s）a-加熱系數(shù)（min/mm或s/mm）d-工件有效厚度(mm)k-裝爐條件修正系數(shù)，通常取11.5在鹽浴爐中加熱，由于鹽浴爐的脫氧，也可以減輕圓板牙的脫c傾向。查閱熱處理手冊第4版，第2卷可知，在鹽浴爐中預(yù)熱到600650的加熱系數(shù)為6090s/mm，淬火時(shí)的加熱系數(shù)為3045 s/mm。計(jì)算圓板牙的淬火時(shí)間不根據(jù)零件的直徑，而是根據(jù)厚度計(jì)算。本設(shè)計(jì)的有效厚度為14mm，裝爐條件修正系數(shù)取1，所以預(yù)熱時(shí)間和淬火時(shí)間分別為：預(yù)熱時(shí)間 t= a·k·d=90×1×14=1260s=21min；淬火時(shí)間t= a·k

28、3;d=45×1×14=630s=10.5min，取11min；3）等溫時(shí)間 等溫停留的時(shí)間對力學(xué)性能也有影響，適當(dāng)?shù)臅r(shí)間使圓板牙具有最佳的強(qiáng)韌性。試驗(yàn)表明，超過60分鐘，圓板牙的性能大為下降。這因?yàn)橄仑愂象w和殘余奧氏體量太多的緣故。所以等溫時(shí)間為3045min。根據(jù)裝爐量等因素采用45分鐘比較合適。等溫淬火后的金像組織為：細(xì)小馬氏體+粒狀合金碳化物+殘余奧氏體。4）淬火的冷卻 冷卻時(shí)淬火的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)9sicr圓板牙鋼的淬透性、工件尺寸和形狀有關(guān)。9sicr鋼的淬透性較高，一般均在油中火硝鹽中淬火，本設(shè)計(jì)選擇油淬。因?yàn)楸M量緩慢的冷卻可使降低淬火應(yīng)力，減小變形和防止開裂。2

29、.6.3 低溫回火工藝曲線由于鋼中 cr、si的加入，提高了9sicr圓板牙鋼的回火穩(wěn)定性，因此可采用低溫回火。查閱簡明熱處理工手冊可知9sicr圓板牙的回火溫度為190200，回火時(shí)間為90120min。淬火后后的圓板牙應(yīng)立即回火，以消除淬火應(yīng)力，并提高韌性和塑性。采用低溫回火可以保持圓板牙的高硬度、高耐磨性和高韌性。低溫回火過程中，馬氏體分解，殘余奧氏體部分轉(zhuǎn)變，使淬火內(nèi)應(yīng)力降低很多，脆性也降低了。本設(shè)計(jì)的圓板牙直徑為12mm、裝爐量5件，所以選擇回火溫度為200，保溫時(shí)間90min。低溫回火后組織為：細(xì)小馬氏體+粒狀碳化物+少量的殘余奧氏體。硬度為6063hrc。在選取回火溫度時(shí)，應(yīng)避免

30、第一類回火脆性（250350）。冷卻方式為空氣中冷卻。具體的回火工藝參數(shù)如圖8所示。溫度t時(shí)間th90min200空冷 硬度6062hrcar1 730圖8 9sicr回火工藝曲線2.7 闡述9sicr圓板牙鋼退火、淬火、回火熱處理工藝?yán)碚?.7.1 退火原理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?，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻以達(dá)到接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝稱為退火。退火的目的在于均勻化學(xué)成分、改善機(jī)械性能、消除或減少內(nèi)應(yīng)力，并為零件最終熱處理準(zhǔn)備合適的內(nèi)部組織。鋼件退火工藝種類很多，按加熱溫度可分為兩大類：一類是在臨界溫度（ac1或ac3）以上的退火，又稱相變重結(jié)晶退火，包括完全退火

31、、不完全退火、擴(kuò)散退火和球化退火等；另一類是在臨界溫度以下的退火，包括軟化退火、再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火等。2.7.2 淬火工藝原理把鋼加熱到臨界點(diǎn)ac1或ac3以上一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火方法有以下種：1）單液淬火法：一種冷卻介質(zhì),用于形狀簡單的工件。2）預(yù)冷淬火法：先在空氣中預(yù)冷,再投入介質(zhì)中冷卻，可減小內(nèi)應(yīng)力。3）雙液淬火法：先在冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，再轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻，即保證獲得馬氏體組織，又減小淬火應(yīng)力，但工藝控制難。4）分級淬火法：在鹽浴爐中保溫一定時(shí)間后，出爐空冷，獲得馬氏

32、體組織， 可保證工件較小的變形與防止開裂，適用于截面尺寸不大、形狀復(fù)雜的工件。5）等溫淬火法：在鹽浴爐中保溫足夠時(shí)間，發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變后出爐空冷，獲得下貝氏體組織，淬火內(nèi)應(yīng)力小，具有良好的綜合力學(xué)性能，適用于處理形狀復(fù)雜、尺寸較小，要求較高硬度和韌性的工件。6）局部淬火法：只對工件需要硬化的部位進(jìn)行加熱淬火。2.7.3 回火工藝原理回火是指將淬火鋼加熱到臨界點(diǎn)a1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，使淬火組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，然后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的一種熱處理工藝?；鼗鸱治鍌€(gè)階段進(jìn)行：馬氏體中碳的偏聚；馬氏體分解；殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；碳化物的轉(zhuǎn)變；相得狀態(tài)的變化及碳化物的聚集長大?；鼗鹉渴谦@得工

33、件所需的組織和性能、穩(wěn)定工件尺寸和消除或減小淬火內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸬姆N類：1）低溫回火（150250 ）組織：回火馬氏體。目的：降低內(nèi)應(yīng)力和脆性、保持高硬度和高耐磨性。用途：刀具、模具、滾動軸承、滲碳件、表面淬火件。2）中溫回火（350500 ）組織：回火托氏體。目的：較高的強(qiáng)度、硬度以及良好的塑性和韌性、高的彈性極限。用途：彈簧、熱鍛模具。3）高溫回火（500650 ）組織：回火索氏體。目的：獲得較好的綜合力學(xué)性能。用途：汽車、機(jī)床等的重要結(jié)構(gòu)零件。2.8選擇設(shè)備、儀表和工夾具2.8.1設(shè)備加熱爐為主要的設(shè)備。按工作介質(zhì)分：空氣爐、鹽浴爐、保護(hù)氣氛爐、流動離子爐、真空爐。按外形和爐膛形狀分：箱式爐

34、、井式爐、臺車式爐、推桿式爐、轉(zhuǎn)底式爐、底式爐。根據(jù)圓板牙的熱處理工藝選擇用鹽浴爐加熱，鹽浴爐主要是利用熔鹽的對流加熱工件。按加熱方式分內(nèi)熱式和外熱式。用的最多的是內(nèi)熱式鹽浴爐為電極鹽浴爐，這類爐子加熱迅速均勻，工作溫度范圍較寬，工件不易產(chǎn)生氧化脫碳，適用于合金的加熱。電極鹽浴爐分為插入式電極鹽浴爐和埋入式電極鹽浴爐。插入式電極鹽浴爐的優(yōu)點(diǎn)是爐膛截面有長方形、方形、圓形及多邊形等形狀。埋入式電極鹽浴爐則能夠節(jié)約電能和提高工作室的利用面積。本設(shè)計(jì)選擇插入電極式鹽浴爐，如圖9，圖10所示。圖9 插入式電極鹽浴爐結(jié)構(gòu)圖10 埋入式電極鹽浴爐結(jié)構(gòu)2.8.2儀表熱處理中溫度是一個(gè)很重要的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的

35、測量與控制，對提高熱處理質(zhì)量十分重要。溫度測量與控制主要用測溫元件和顯示儀表。測溫原件主要有熱電偶，熱電阻，輻射高溫計(jì)等，顯示儀表主要有毫伏計(jì)，電子電位差計(jì)等。熱電偶可以插入介質(zhì)中，簡單便捷。電子電位差計(jì)是一種自動平衡顯示儀，能同時(shí)顯示溫度、自動記錄曲線和控制爐溫，在熱處理中應(yīng)用比較廣泛。本設(shè)計(jì)選擇熱電偶和電子電位差計(jì)。2.8.3工具夾圓板牙的特點(diǎn)是厚度與直徑相比顯得薄，淬火時(shí)內(nèi)孔易漲大，除了用等溫淬火來消除變形外，必要時(shí)要利用夾工具來調(diào)整尺寸變形。常用工夾具的主要用途，以便加熱，冷卻；減小或限制加熱、冷卻時(shí)的變形；對已變形的工件校正等。熱處理常用的工夾具為淬火架，淬火掛（吊）具，滲碳吊具、淬

36、火籃筐等1本設(shè)計(jì)選擇如圖11所示的兩種掛具作為工夾具加熱。圖11 淬火掛（吊）具2.9 圓板牙熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求1）變形檢查 圓板牙在熱處理過程中加熱、冷卻，并便隨有相變發(fā)生，所以會產(chǎn)生變形，如彎曲或翹曲變形超過圖紙技術(shù)或工藝要求范圍，必須校正。2）外觀檢查 表面淬火后不能出現(xiàn)過燒、熔化、裂紋等缺陷。硬度合格后應(yīng)進(jìn)行發(fā)黑處理，處理后的顏色為棕色或棕黑色。3）硬度檢查 為保證圓板牙熱處理后達(dá)到技術(shù)或工藝要求，待檢件選取應(yīng)有代表性，通常從熱處理后的零件中選取能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位，對每一個(gè)待檢件的正時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)一般應(yīng)不少于3個(gè)點(diǎn)。用洛氏硬度準(zhǔn)確測量hra再換算

37、成hrc。圓板牙檢驗(yàn)部位如下圖12所示。 圖12 圓板牙硬度檢查部位示意圖表4 淬火回火硬度偏差范圍零件類別表面硬度偏差范圍 hrc35305050特殊重要件555重要件777一般件9994）金相組織檢查 圓板牙球化退火后應(yīng)該為珠光體25級，網(wǎng)狀碳化物3級。按gbt12992000評定。低溫回火后的金相組織為：馬氏體 + 下貝氏體 + 殘余奧氏體 + 碳化物。組織檢驗(yàn)應(yīng)注意殘余奧氏體和針狀碳化物，都按國家標(biāo)準(zhǔn)評定。2.10圓板牙熱處理常見缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法2.10.1圓板牙球化退火的缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救圓板牙球化退火后易產(chǎn)生組織缺陷為球化組織粗大不均、球化不完全、組織中有網(wǎng)狀碳化物，原因是球化退火千沒有