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1、毕业设计论文（中文）摘要 高速钢因其优良的综合性能:红硬性、耐磨性且具有一定的韧性,被广泛用于制造各种工具及模具。而高速钢作为工、模具使用时的特殊性能,通常需要经过一定的热处理工艺后才能体现出来。为了提高高速钢工、模具的使用寿命。 本文主要从高速钢化学成分、组织、热加工工艺、热处理转变以及力学性能工艺等方面进行分析,并指出决定其各种性能的主要因素。 高速钢工模具的热加工工艺为锻造,热处理工艺过程主要包括锻造后的等温球化退火及精加工后的淬火与回火。 本文针对生产过程中所用的W18Cr4V 钢模具冲头使用寿命短、W18Cr4V 钢刨齿刀裂纹失效分析，从产生失效的原因,结合高速钢的成分特点、热处理机
2、理,对该两种工模具的锻造工艺、热处理工艺加以改善研究,从而提高其使用寿命。 关键词：W18Cr4V 刨齿刀 模具冲头毕业设计（论文）英文摘要Title:Abstract：High-speed steel because of its excellent performance:redhardness, wear resistance and has a certain toughness, is widely used in the manufacture of tools and molds. The high-speed steel as the working, use the spec
3、ial properties of the mold, it usually takes some of the heat treatment process can be reflected upon. In order to improve high-speed steel workers, mold life.This article from the high-speed steel chemical composition, microstructure, thermal processing, heat treatment and mechanical properties of
4、changes in technology and other aspects of analysis, and determine their various properties that the main factor. High-speed steel tool and die of heat processing technology for the forging, heat treatment process includes forging the ball after the isothermal annealing and quenching and tempering a
5、fter finishing.In this paper, the production process of steel molds used in punch W18Cr4V short life, W18Cr4V steel cutter crack plane failure analysis, the reasons for failure from the production, combined with features of high-speed steel composition, heat treatment mechanism, the two forging proc
6、ess of tool and die , heat treatment process to improve the research, thereby enhancing their life.Key words: W18Cr4V die punch cutter plane目 录1 化学热处理简介41.1 简介41.2W18Cr4V刚的成分特点51.3 W18Cr4V 钢的组织结构51.4 W18Cr4V 锻造工艺51.5 W18Cr4V 的热处理工艺61.6 W18Cr4V的力学性能62 高速钢W18Cr4V 的锻造及热处理62.1 W18C14V钢的性能特点62.1.1化学成分特点6
7、2.2 W18Cr4V 钢的锻造工艺72.2.1锻造温度及加热速度72.2.2锻造过程82.3 W18Cr4V 钢的热处理82.3.1退火82.3.2淬火82.3.3回火82.4 结束语93 不同热处理对W18Cr4V 钢组织和性能的影响93.1 试验材料及方法93.2试验结果与讨论103.2.1机械性能103.2.2显微组织113.3讨论174 W18Cr4V 钢凹模坯热处理软化工艺试验174.1引言174.2试验材料及工艺174.3试验结果分析185 W18Cr4V 钢制造齿轮铣刀的热处理工艺205.1W18Cr4V 钢中的合金元素205.2盘形齿轮铣刀的热处理工艺215.2.1球化退火2
8、15.2.2淬火加回火工艺215.2.3其他常用高速钢225.3讨论226 W18Cr4V 高速钢循环深冷处理后的力学性能和显微组织226.1试样制备与试验方法236.1.1试样制备236.1.2试验方法236.2试验结果及讨论246.2.1力学性能246.2.2深冷处理析出的碳化物246.2.3冲击断口形貌267 淬火温度对高速钢力学性能的影响287.1试验材料及方法287.2试验结果及讨论297.3讨论34结论35致谢35参考文献36朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典1 化学热处理简介1.1 简介W18Cr4V ，常用的钨系高速钢的一种，它属于莱氏体钢，是高速钢应用最长久的一种。和其它高速钢
9、一样，常被称为“白钢”、“锋钢”或“风钢”（空冷即可淬火）。 化学成分： 含碳量0.70.8%，含钨量17.519%，含铬量3.804.4%，含钒量1.01.4%，含硅量小于0.4%，含锰量小于0.4%，含钼量小于0.3%。 红硬性： 切削温度540度时，硬度可保持HRC66 切削温度600度时，硬度可保持HRC63 优点：通用性强，工艺成熟。 缺点：碳化物偏析严重，热塑性低，刀具硬度和红硬性满足不了加工特硬和特韧材料。合金元素含量多，成本高。 切削速度：80米/秒（600摄氏度）。 用途：形状复杂的小型刀具。 W18Cr4V 钢的性质与加工工艺 1.2W18Cr4V刚的成分特点在钢中，碳主要
10、与铬、钨、钼和钒(碳化物的形成元素)等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及红硬性。钨是提高红硬性的主要元素，它在钢中形成碳化物。加热时，一部分碳化物溶入奥氏体，淬火后形成含有大量钨及其他合金元素、有很高回火稳定性的马氏体。在回火时，一部分钨以碳化物的形式弥散析出，造成二次硬化。在加热时，未溶的碳化物则起到阻止奥氏体晶粒长大的作用.钒能显著地提高高速钢的红硬性、硬度及耐磨性。钒形成的碳化物在加热时，部分溶入奥氏体，回火时以细小的质点弥散析出，造成二次硬化而提高钢的红硬性。铬在高速钢中主要是增加其淬透性，同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。钴也能显著提高钢的红硬性及硬度。1.3 W18Cr4V 钢
11、的组织结构W18Cr4V 的铸态组织包括呈骨骼状的、碳化物片状与马氏体或屈氏体相间排列的莱氏体，以及黑色组织(偏析)和白色组织(马氏体和残余奥氏体)。高速钢的铸态组织和化学成分尤其不均匀，而且热处理也不能改变，因而必须进行压力加工，将粗大的共晶碳化物打碎，并使其均匀分布，然后再用以制造各种刃具及模具五创金属 1.4 W18Cr4V 锻造工艺高速钢加热时很容易发生过烧，接近此温度范围的锻造很容易出现碎裂，应严格控制其加热温度。 a）.锻造温度范围 W18Cr4V 属于高合金钢，其特点是升温速度慢,锻造温度范围窄。始锻温度为11001150C，终锻温度为900950C。 b）.加热时间的确定 W1
12、8Cr4V 钢的导热性差，一般需分段加热。低温段加热温度为800900C，加热时间一般按1mi n/ mm计算。高温时快速加热，加热时间一般按0. 5mi n/ mm计算。加热时，为了防止过热或过烧，要严格控制上限温度。同时，炉内的坯料要装炉适量，还要不停地翻转，以使其内外温度均匀。 1.5 W18Cr4V 的热处理工艺热处理工艺为前处理是退火，温度为870880度，保温23小时，然后800840度预热,从12701280度分级淬火,分级温度为580620,然后再560度进行三次回火,回火时保温1小时。W18Cr4V 含大量的合金元素:塑性差,导热性差,在快速加热时的热应力使之变形开裂,所以要
13、在加热到淬火温度1270一1280度在800840预热,对形状复杂者,还应在500650增加一次预热。V,W等起主要起提高红硬性的元素要很高的温度下才溶解,但过高的温度又会使晶粒粗大,且W等合金元素都缩小A区,使得共析与共晶温度提高,因而选择12701280度。采用直接空冷,会析析出二次碳化物,从而降低钢的红硬性。淬火后的组织为M十碳化物十残余A(多达30%)在550570度回火析出WC等引起二次硬化,A分解,析C,降低合金元素含量,使Ms上升,从而造成二次淬火,一次回火,还有15%的残余A,二次回火残余A3%5%, 三次回火,只有1%2%,最终得回火组织M十碳化物十极少量残余。1.6 W18
14、Cr4V的力学性能经过1280加热淬火后，硬度约为HRC364，而经过560三次回火后的硬度升到HRC65 66 。回火使刚弥散析出M2C及MC型碳化物产生二次硬化，硬度升高，淬火后的残余A的合金度也比较高，560回火也析出合金C化物，使残余A的合金度降低，Ms点升高，在后续冷却过程中，使残余A发生M转变，从而发生相变强化，所以屈服强度随之升高。2 高速钢W18Cr4V 的锻造及热处理2.1 W18C14V钢的性能特点2.1.1化学成分特点表1 W18Cr4V 钢的的化学成分(质量分数)()CMoSiWCrV0.700.800.300.4017.0019.003.804. 401.00 1.4
15、0W18Cr4V 钢的化学成分见表1。在钢中，碳的质量分数为070080，它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物，又要有一定的碳量溶于奥氏体中，使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体，以保证高硬度和高耐磨性，以及良好的热硬性。钨是使高速钢具有热硬性的主要元素，W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C，淬火加热时，一部分Fe4W2C溶人奥氏体，淬火后形成含有大量钨及其他合金元素，有很高回火稳定性的马氏体。在560回火时钨又以W2C形式弥散析出，造成二次硬化现象，使钢具有高的热硬性，未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用。铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。钒与碳的结合力比钨或钼大，碳化物很稳定，淬火加热时
