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量具热处理工艺的制定

文章出处:青岛丰东热处理责任编辑:热处理设备小许查看手机网址
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人气:-发表时间:2016-12-29 09:00【

量具热处理后需要具有高硬度、高耐磨性,因为量具是计量尺寸的标准,所以量具必须具有精确而稳定的尺寸、高硬度和高耐磨性。为此,量具用钢的碳含量都较高,一般为过共析钢或含有一定量的Cr、W、Mn等元素的合金钢。量具用钢主要有:碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、不锈钢及渗碳钢等。为提高量具的尺寸稳定性,除淬火、回火时注意采取措施外,还需进行冷处理、时效处理等。量具的常用工艺过程是:锻造→球化退火→正火或调质→切削加工→淬火→热校直→冷水处理→冷处理→回火→时效→清洗→发黑或喷砂→磨削加工→时效→精磨。

(1)预备热处理  量具原材料必须进行球化退火,以降低硬度,便于切削加工,并为最终热处理做好组织准备。其退火工艺与一般工具的预备热处理相同。

量具锻坯为细化晶粒、消除网状碳化物或改善某些不良组织,可进行正火或调质处理。正火还可改善表面粗糙度。调质可以改善切削加工性能,细化组织,消除机械加工应力,减小淬火变形,并获得均匀而稍高的硬度。

如果过共析钢组织粗大或存在较严重网状碳化物,就容易产生淬火裂纹或磨削裂纹。为减轻或消除这些缺陷,可将钢加热到稍高于或接近于Accm的温度并保温,使碳化物网全部或大部分溶入奥氏体中并适当均匀化,然后快冷,使碳化物不致沿晶界析出,再在Ac1以下合适的温度回火或正常退火,以得到所需的组织和硬度。

①碳化物网粗、厚、完整者采用上限除网温度;反之选用较低的除网温度。

②可用常规退火工艺代替除网处理后的回火。

(2)淬火  淬火加热可选用盐浴炉、可控气氛炉、真空炉、流态化炉或感应加热装置,也可在具有保护条件的箱式炉中进行。为减少奥氏体中碳和合金元素的含量,以减少残留奥氏体量,并减少淬火应力,在保证淬硬的前提下,尽量选用低的淬火温度。

加热时间根据炉型、装炉量、工件大小及形状来确定,在盐浴炉中加热系数一般按0.4~0. 8min/mm计算,流态化炉按0.5~1min/mm计算,辐射电阻炉按1~2min/mm计算。

淬火介质可选用油、低温硝盐、聚合物水溶液或盐水,应根据量具形状和材料选择。为减少淬火后残留奥氏体的数量,不宜采用分级淬火或等温淬火,淬火介质的温度也不宜过高,如用油淬火,油温以保持在室温为宜;使用水溶性聚合物淬火介质,淬火槽内应有搅拌装置;介质温度应保持在30℃以下;工件应在淬火介质中冷透。对一些尺寸稳定性要求不严格的工件,为减少淬火变形,可以采用低温硝盐分级淬火或等温淬火。

(3)回火  量具在淬火后应立即回火,以免产生裂纹。为保证量具有高的硬度和耐磨性,回火温度都比较低,主要是消除应力。回火温度一般为130~170℃。当要求硬度为60~64HRC时,取上限,当要求硬度≥64HRC时取下限。

量具回火以在热浴(热油或硝盐)中进行为宜。在带有风扇的井式炉中也可以,但回火时间需延长1~2倍或更长,且回火温度可适当提高些。在回火温度适当的前提下,回火时间稍长,并无不利影响,而保温时间不足则对量具可能产生不良影响。热浴回火的时间不应小于1h,当有效厚度≥50mm时,回火时间应为2~4h。

回火中值得注意的问题是,要防止回火不足现象的发生。实心工件在硝盐中回火时,应避免密实地堆放装炉,以防回火时不易烧透而造成回火不足。此外,在低温硝盐中回火时,密实堆放或装炉量大时,还会造成硝盐炉温度下降太多,使硝盐凝固在工件缝隙之间,这样一来,需经过较长时间才能溶化,容易造成回火不足。

(4)冷处理  量具经淬火、低温回火后,仍有一定数量残留奥氏体。对于尺寸稳定性要求较高的量具,需要通过冷处理来尽量减少残留奥氏体量。冷处理一般在淬火后进行,工件在淬火后冷至室温,才可进行冷处理,且应立即进行,间隔不应超过0.5h。一般冷处理温度为-70~-80℃,停留时间以工件冷透为原则,时间为0.5~1h。对于形状复杂、壁厚悬殊的工件,在冷处理前应用石棉绳包扎细薄处,以保持均匀冷却。工件经冷处理后,应待其恢复至室温后,立即进行回火或人工时效。

(5)时效处理  高精度量具经冷处理及精磨加工后,还需进行人工时效处理。目的在于使马氏体继续析出碳化物,使残留奥氏体稳定,消除残留应力,从而大大增加量具在使用中的尺寸稳定性。时效温度应低于回火温度,一般在110~160℃之间,时间为6~36h。硬度≥62HRC的一般量规可在淬火后将低温回火与时效合并进行,140~160℃保温8~10h。要求硬度≥63HRC的量块等,则在回火后进行120℃保温48h的时效处理。工件在磨削加工后,为消除加工应力,可进行120℃保温10h的时效处理。

对精度要求特别高的量具,冷处理与时效处理可反复进行。时效处理一般在热浴中进行。

此文关键字:量具热处理

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