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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料热处理及工艺设备机械技术学院毕业设计论文LD材料的热处理工艺学生姓名：指导教师：教师职称：所在班级所在专业材料成型及控制技术论文提交日期年月日论文答辩日期年月日答辩委员会主任主答辩人机械技术系年月日毕业实践任务书课题名称LD材料的热处理工艺指导教师称专业名称材料成型及控制技术班级学生姓名号课题需要完成的任务：1搜集毕业论文资料；2完成课题所需实验、工艺及工装设计和试验；3完成毕业论文一篇；4完成英语资料翻译；5完成毕业小结一份。课题计划：1.2月20日2月23日：布置课题，收集相
2、关资料；22月24日3月8日：工艺设计，编制工艺文件及相关试验；33月9日3月30日：工装设计及试验；43月31日4月10日：编写论文及专外翻译；5.4月11日4月20日：准备毕业答辩计划答辩时间：XX年4月2128日XX年月日目录一、LD材料的性能?3二、LD钢与其它材料的对比?6三、LD材质冲头的工作条件和失效形式?7四、LD钢的热处理?8五、LD材料的盐浴热处理和真空热处理对比?14六、不同的回火温度对力学性能的影响?16七、LD材质冲头的热处理?17八、结论?18九、经处理后LD材料的最终力学性能?19参考文献?19毕业设计小结?20LD材料的热处理工艺*摘要：本文通过对LD材料的组织
3、组成和性能特点以及冲孔冲头的性能要求，并结合热处理的相关知识，对需要加工成冲头的LD材料做了一系列的研究，通过对其进行不同的处理方式对比，提出了LD材料的热处理工艺的选择对力学性能的影响，最终采用了淬火和三次高温回火的方法，解决了用LD材料做冲孔冲头时强度硬度等不合格的问题，满足了冲孔冲头在使用过程中所需的力学性能要求。关键词：LD材料；热处理；冲孔冲头；力学性能。一、LD材料的性能LD材料的标准牌号是7Cr7Mo2V2Si，最初是针对冷镦模具而研制的，以美国专利钢SVSCO-DIE为基础，调整合金元素含量而研制出来的高强韧性钢，并经真空脱氧精炼的高强度钢。其最大特点是钢的奥氏体合金化程度高，
4、固溶强化和二次硬化效果显著，其碳含量低于推荐的“平衡碳”规律，使钢在具有高硬度的同时，又具有较好韧性；加入Cr、Mo、V元素，有利于二次硬化，保证钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨性；加入一定量的Si，以强化基体，提高回火稳定性。1、LD材料的化学元素组成注：质量分数%GB/T1299-XX2、LD钢的物理性能、线胀系数：3、LD钢不同热处理工艺的机械性能4.合金元素对钢性能的影响C:碳对冷作模具钢的强韧性、耐磨性有决定性的影响。含碳量增加，则抗压强度及耐磨性增高；含碳量降低，则韧性增加而抗压强度和耐磨性降低。因此，抗冲击及高强韧性冷作模具钢的含碳量为，高耐磨钢含碳量为Cr：提高钢的淬透性，并
5、有二次硬化作用，增加高碳钢的耐磨性，使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用，提高钢的热强性，是不锈耐酸钢和耐热钢的主要合金元素，但含量高时易产生脆性。Mo：提高钢的二次硬化能力，提高强韧性，淬透性，抑制回火脆性，但增加脱碳的倾向性。15CrNiMo热作模具钢热处理工艺概述模具是机械、冶金、电子、轻工、国防等部门的重要工艺设备，是保证高效率生产、高产品质量和降低生产成本的重要手段。随着工业技术的迅速发展，各部门都广泛的采用新的高精度、高效率的模具成型工艺代替传统的切削加工工艺。目前，机械工业大约70%的零件采用模具成型。模具根据工作条件可分为冷作模具和热做模具。热作模具在工作时，承受
6、着巨大的冲击力、压应力、张应力、弯曲应力，模具型腔与高温金属接触后，本身温度可达300400，局部高达500600。还经受着空气、油、水等的反复冷却。在时冷时热的苛刻条件下工作的模具，其型腔表面极易产生热疲劳裂纹。由此，对热模具钢提出了第一个基本使用性能要求即具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素之一是钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢含碳量过低会导致钢的硬度和强度下降，也是不利的。另外一个因素是钢的临界点影响。通常钢的临界点越
7、高，钢的热疲劳倾向性越低。因此一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。此外，炽热金属在模具型腔中变形所产生的强烈摩擦、容易因磨损而降低精度。为此，对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高，包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第二种途径，即加入Cr、W、Si等合金元素可以提高钢的回火稳定性。根据热作模具钢的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的模具钢材料为5CrNiMo钢；在设计退火-淬火加高温回火热处理工艺中，本设计借鉴了热处理工程师手册，钢的热处理等。根据工艺设计的理论基础设定了完整
8、的热处理工艺流程，使热处理的5CrNiMo钢满足热作模具钢的质量要求。通过对经典5CrNiMo钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。25CrNiMo热作模具钢的热处理工艺设计5CrNiMo热作模具钢的服役条件、失效形式服役条件5CrNiMo热作模具钢多是用来做锤锻模，要求在高温下保持高强度和高韧性，优良的热疲劳性、耐磨性、热稳定性和淬透性，适当硬度，良好的导热性和抗氧化性。失效形式1）断裂开裂或机械疲劳裂纹。2）磨损包括粘着磨损、热疲劳磨损、氧化磨损
9、。此外，当锻件的氧化皮没有清除时，也会发生磨粒磨损。3）塑性变形锤锻模冲击力大，工作温度高，环境恶劣型腔中水平面和凸台面易发塑性变形。5CrNiMo热作模具钢技术要求及零件示意图技术要求磨具类型零件名称和工作条件高度小于275mm锤锻模高度275325mm高度325375mm使用硬度HRC384233383440锤锻模由于其工作环境特点，需具备如下基本要求：1.具有高的热强性与足够的韧性；2.具有高的热硬性与高温耐磨性；3.具有高的抗氧化性和耐高温腐蚀性；4.具有高的热疲劳抗力；5.具有高的淬透性与导热性；6.具有良好的热、冷加工性与表面质量。零件示意图1锤头2上模3飞边槽4下模5模垫图1锤锻
10、模平面图热作模具钢的材料选择锤锻模服役的过程中受到比较高的单位压力和冲击负荷，以及炽热金属对锻模型腔的磨擦作用。锤锻模的型腔表面经常和1100-1200的金属接触而被加热到400-500。这类钢因要求有一定的硬度，又要求有高的冲击韧性，故碳元素含量不宜过高，一般在%范围内，材料趋向多元合金化，大量采用铬、钨、钼、镍、钒、硅等元素，以提高钢的淬透性、热稳定性、抗氧化性和耐热疲劳性。选用三种材料进行比较1）5CrNiMo2)5CrMnMo3)5CrMnSiMoV化学成分：如表1表1三种材料的成分W/%钢种5CrNiMo5CrMnMoCSiMnPSCrNiVMo5CrMnSiMoV力学性能：5CrN
11、iMo钢在840淬火后450600回火硬度HRC4537，伸长率39%52%，强度极限14501160MPa。5CrMnMo钢在850油淬后450650回火伸长率8%16%，强度极限16201250MPa。5CrMnSiMoV钢在860淬火后400600回火硬度HRC4626，伸长率36%41%，强度极限17801320MPa.加工性能：5CrNiMo、5CrMnMo钢软化退火温度在650680，5CrMnSiMoV钢软化退货温度为720成本：5CrNiMo市场价一般在元/吨左右，5CrMnMo市场价在元/顿左右，而5CrMnSiMoV市场价格在元/吨左右。由上述综合性能和成本因素的条件下，在
12、保证质量和满足技术要求的同时，为了降低成本所以选择5CrNiMo钢作为锤锻模的使用用钢。5CrNiMo热作模具钢的C曲线对于“C”曲线的变化来讲，奥氏体晶粒粗大，成分均匀性提高，奥氏体稳定性增加。热处理工艺规范一、淬火、回火工艺规范1淬火、回火准备工作：1）检查设备，仪表是否正常；2）正确选择夹具；3）检查零件表面是否有碰伤、裂纹、锈斑等缺陷；4）确认零件要求的淬火部位硬度、变形等的技术要求，核对零件的形状、材料的加工状态是否与图样及工艺文件相符合；5）表面不允许氧化、脱碳的零件，当在空气炉加热时，应采取防氧化脱碳剂装箱保护或采用真空炉加热；6）易开裂的部位如尖角靠边的孔，应采取预防措施，如塞
13、石棉、耐火泥等。2常见材料淬火、回火工艺规范1）加热温度表1常用材料的常规淬火、回火规范注：Cr12Mo1V1即D2、SLD、SKD11、K110；9CrWMn即O1、K460；4Cr5MoSiV1即H13、8407/8402、W302；7Cr7Mo3V2Si即LD1；HS-1是高级火焰淬火，多用模具钢；除45号钢或特别说明均采用回火两次的工艺。2）淬火保温时间t=810min+kDk装炉系数；保温系数；D零件有效厚度。表2淬火保温系数3）回火保温时间工件有效厚度d50mm，按照保温时间t=d/25计算；每次回火后空冷至室温，再进行下次回火。4）去应力高合金钢550650，热透后，保温时间3小
14、时；3淬火和回火设备1）淬火设备真空淬火炉、中温箱式炉、高温箱式炉。2）回火设备真空回火炉、中温箱式炉。3）冷却设备水槽、油槽、风箱。4操作方法1）零件应均匀摆放于炉内有效加热区，在箱式炉中一般为单层排列加热，工件间适当间隙。小件可适当堆放，但要酌情增加保温时间。2）细长零件加热要考虑装炉方法，以减少工件变形，如垂直吊挂，侧立放平支稳等。3）零件同炉加热,截面尺寸不宜相差过大,厚度1050mm同一炉,5080mm同一炉，大截面零件应摆放在炉膛里面,以便小工件先出炉。大小零件分别计算加热时间(仅指箱式炉)。4）高合金钢及形状复杂的中小截面零件，应在550650装炉，并经预热保温后，才能进行升温加热。
