【2017年整理】热处理工艺课程设计(65Mn犁铧片)

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1、165Mn 犁铧片热处理工艺的设计1 热处理工艺课程设计的目的热 处 理 工 艺 课 程 设 计 是 高 等 学 校 金 属 材 料 工 程 专 业 一 次 专 业 课 设 计 练 习 ，是 热 处 理 原 理 与 工 艺 课 程 的 最 后 一 个 教 学 环 节 。 其 目 的 是 ： （ 1） 培 养 学 生综 合 运 用 所 学 热 处 理 课 程 的 知 识 去 解 决 工 程 问 题 的 能 力 ， 并 使 其 所 学 知 识 得 到巩 固 和 发 展 。（ 2） 学 习 热 处 理 工 艺 设 计 的 一 般 方 法 、 热 处 理 设 备 选 用 和 夹 具 设 计 等 。（

2、3） 进 行 热 处 理 设 计 的 基 本 技 能 训 练 ， 如 计 算 、 零 件 绘 图 和 学 习 使 用 设 计 资 料 、手 册 、 标 准 和 规 范 。因 此 ， 本 课 程 设 计 要 求 我 们 综 合 运 用 所 学 知 识 来 解 决 生 产 实 践 中 的 热 处 理工 艺 制 定 问 题 ， 包 括 工 艺 设 计 中 的 细 节 问 题 ， 如 设 备 的 选 用 ， 夹 具 的 设 计 等 。要 求 我 们 设 计 工 艺 流 程 ， 这 需 要 翻 查 大 量 的 文 献 典 籍 。 如 何 灵 活 使 用 资 料 、 手册 ， 怎 样 高 效 查 找 所

3、需 信 息 ， 以 及 手 册 的 查 找 规 范 和 标 准 等 ， 均 不 是 一 蹴 而 就的 事 情 ， 需 要 我 们 在 实 践 中 体 会 并 不 断 地 总 结 ， 才 能 不 断 进 步 。材 料 热 处 理 工 艺 课 程 设 计 是 培 养 材 料 专 业 学 生 在 热 处 理 原 理 方 面 能 力 的 重要 环 节 ， 纸 上 谈 兵 是 经 不 起 考 验 的 ， 扎 实 的 理 论 唯 有 通 过 实 践 才 能 够 证 明 ， 且科 学 的 实 践 能 够 有 效 巩 固 甚 至 发 展 原 有 的 理 论 ， 因 此 ， 本 课 程 设 计 通 过 给 出

4、20余 种 不 同 牌 号 的 材 料 ， 要 求 学 生 以 个 人 （ 允 许 讨 论 ） 或 组 队 的 方 式 完 成 热 处 理工 艺 的 设 计 ， 对 学 生 巩 固 已 学 热 处 理 知 识 、 学 习 使 用 工 具 书 、 增 强 团 队 合 作 意识 等 是 大 有 裨 益 的 。2 零件的技术要求及选材2.1 65Mn 犁铧片的服役条件及可能的失效形式犁 铧 片 的 损 坏 形 式 主 要 有 土 壤 颗 粒 磨 损 、 铧 尖 折 断 和 铧 刃 崩 裂 。 犁 铧 磨 损后 则 刃 口 变 钝 ， 耕 地 的 深 度 减 小 ， 耕 作 的 效 果 差 。 而 犁

5、 铧 在 耕 作 过 程 中 ， 大 多2与 土 壤 中 的 砖 块 、 沙 粒 、 石 块 或 其 他 硬 物 相 撞 ， 会 造 成 犁 铧 的 损 坏 和 疲 劳 破 坏 ，以 及 腐 蚀 磨 损 产 生 凹 坑 与 龟 裂 。图 1 犁 铧 片 示 意 图2.2 材料的选择及其技术要求 犁 铧 片 是 铧 式 犁 重 要 的 基 础 部 件 ， 农 业 耕 作 使 用 犁 铧 尖 凿 破 土 层 ， 在 动 力作 用 下 ， 铧 刃 耕 入 土 层 一 定 深 度 ， 沿 沟 底 和 沟 壑 将 土 地 铲 起 和 切 断 土 中 的 植 物茎 、 作 物 的 残 根 ， 铧 尖 部

6、是 将 土 左 右 分 开 ， 铧 面 和 铧 壁 的 共 同 作 用 把 土 抬 起 、挤 碎 并 反 转 覆 盖 在 地 面 上 ， 从 而 达 到 翻 耕 土 壤 的 目 的 。 因 此 要 求 铧 尖 锋 利 、 整体 具 有 足 够 的 强 度 和 韧 性 ， 而 且 具 有 高 的 硬 度 和 高 的 耐 磨 性 ， 保 证 其 有 长 的 使用 寿 命 ， 使 用 过 程 中 才 能 抵 抗 周 期 性 的 冲 击 和 震 动 、 振 动 。技 术 要 求热 处 理 后 的 局 部 工 作 硬 度 为 5260HRC， 其 余 部 分 硬 度 不 小 于 38HRC,显 微 组

7、织 为 回 火 马 氏 体 ； 工 作 部 分 必 须 有 高 的 耐 磨 性 和 一 定 的 韧 性 抗拉强度 ，避 免 在 加 热 时 氧 化 脱 碳 现 象 。为 了 控 制 犁 铧 片 热 处 理 变 形 ， 主 要 采 取 以 下 四 个 措 施 :1.选 用 弹 簧 钢 65Mn2.犁 铧 片 在 加 热 和 冷 却 过 程 中 ， 应 当 垂 直 吊 挂 ， 彼 此 有 适 当 的 间 距 ， 叠 压 后 要用 夹 具 压 紧 回 火 ， 确 保 变 形 量 符 合 要 求 。3.采 用 淬 火 压 床 ， 必 要 时 采 用 反 变 形 措 施 。34.尽 管 犁 铧 片 的

8、硬 度 范 围 子 4860HRC， 在 同 一 件 产 品 上 的 硬 度 差 硬 应 小 于5HRC， 否 则 将 造 成 零 件 的 硬 度 不 均 和 变 形 的 增 大 。2.3 化学成分及合金元素的作用2.3.1 65Mn 钢 主 要 化 学 成 分 为 ：W(C)=0.62%0.70%,w(Mn)=0.90%1.20%,w(Si)=0.17%0.37%,w(Gr) 0.25%2.3.2 65Mn 所 含 元 素 的 作 用 ：碳 主 要 与 硅 、 铬 (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 。硅 能增加钢

9、的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。该钢中的 Si 不与C 结合，它在相变点（A c1）以上则完全溶入奥氏体，提高了过冷奥氏体在贝氏体转变区域的稳定性，同样也能明显提高该钢的淬透性。铬 铬 的 碳 化 物 在 淬 火 加 热 时 几 乎 全 部 溶 于 奥 氏 体 ， 从 而 提 高 过 冷 奥 氏体 的 稳 定 性 和 钢 的 淬 透 性 ， 同 时 还 能 提 高 钢 的 抗 氧 化 脱 碳 和 抗 腐 蚀 能 力 。锰 锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化，一部分锰也溶于Fe3C 中，形成合金渗碳体，锰还能增加珠光体相对量，并使它变细，从而提高钢的强度。锰能与S 化合

10、成为 MnS，以减轻 S 的有害作用。 3 热处理工艺课程设计的内容及步骤3.1 相变点的确定 65Mn 钢 是 常 见 的 弹 簧 钢 ， 是 在淬火和回火状态下具有高弹性的钢， 其 相 图 较 复 杂 并查 找 资 料 ， 可 确 定 的 65Mn 相 变 点表 1 制 定 的 相 变 点 表项 目 Ac1 Ac3（ 或Acm）Ar1 Ms Ar34温 度 / 726 765 689 270 7413.2 热处理工艺3.2.1 工艺流程3.2.1.1 用 65Mn 制 作 犁 铧 片 的 工 艺 流 程 为 ： 毛坯淬火低温回火3.2.1.2 淬 火 及 回 火 示 意 图 ：图 2 犁

11、铧 片 的 热 处 理 工 艺 示 意 图热 处 理 流 程 ： 预 热 加 热 冷 却 检 查 硬 度 和 金 相 组 织 低 温 回 火 检 查硬 度热 处 理 后 犁 铧 片 的 技 术 要 求 有 ： 淬 火 后 得 到 的 显 微 组 织 为 马 氏 体 ； 回 火 后 得 到 的 显 微 组 织 为 回 火 马 氏 体 ； 基 体 平 面 硬 度 为 5260HRC， 检 查 部 位 在 犁 壁 处 。时间/min53.2.2 热处理工艺参数的制定 将 井 式 电 阻 炉 开 启 加 热 到 830， 待 炉 温 稳 定 在 830， 再 将 犁 铧 片 按一 定 工 装 方 式

12、置 入 炉 内 ， 淬 火 保 温 时 间 50min,然 后 后 用 夹 具 将 犁 铧 片 侵 入水 中 淬 火 ， 获 得 片 状 马 氏 体 ， 片 状 马 氏 体 在 空 间 形 态 呈 双 凸 透 镜 ， 在 光 学 显 微镜 下 则 呈 针 状 货 竹 叶 状 ， 马 氏 体 片 之 间 不 平 行 ， 呈 一 定 角 度 分 布 ； 片 状 马 氏 体的 亚 结 构 主 要 是 孪 晶 。 淬 火 的 目 的 是 提 高 零 件 的 硬 度 、 强 度 和 耐 磨 性 。淬火 保 温 时 间 根 据 时 间 计 算 公 式 =aKD 计 算 。将 井 式 电 阻 炉 开 启 加

13、 热 到 190， 待 炉 温 稳 定 在 190，再 将 犁 铧 片 按原 工 装 方 式 置 入 炉 内 ， 保 温 120 150min,保 温 后 用 夹 具 将 犁 铧 片 拿 出 并 放 置在 空 气 中 冷 却 ， 冷 却 后 获 得 回 火 马 氏 体 ， 回 火 的 目 的 是 减 少 或 消 除 淬 火 应 力 ，提 高 韧 性 塑 形 ， 获 得 硬 度 、 强 度 、 塑 性 和 韧 性 的 适 当 配 合 。 （ 淬 火 钢 回 火时 硬 度 总 的 变 化 趋 势 是 随 着 回 火 温 度 升 高 ， 钢 的 硬 度 连 续 下 降 。 但 含 碳 量 大 于0.

14、8%的 高 碳 钢 在 100 度 左 右 回 火 时 ， 硬 度 反 而 略 有 升 高 ， 这 是 由 于 马 氏 体 中 碳原 子 的 偏 聚 及 -碳 化 物 析 出 引 起 弥 散 硬 化 造 成 的 。 在 200300 度 回 火 时 ，硬 度 平 缓 下 降 。 这 是 由 于 一 方 面 马 氏 体 分 解 ， 使 硬 度 降 低 ， 另 一 方 面 残 余 奥 氏体 转 变 为 下 贝 氏 体 或 回 火 马 氏 体 ， 使 硬 度 升 高 ， 两 者 综 合 影 响 的 结 果 。 回 火 温度 超 过 300 度 以 后 ， 由 于 -碳 化 物 转 变 为 渗 碳 体

15、 ， 共 格 关 系 被 破 坏 ， 以 及 渗碳 体 聚 集 长 大 ， 使 钢 的 硬 度 呈 直 线 下 降 。 ）6图 3 碳 钢 回 火 温 度 和 硬 度 的 关 系回 火 时 间 根 据 时 间 计 算 公 式 =aKD 计 算 得 到 。根 据 时 间 计 算 公 式 =aKD 【 其 中 K-装 炉 修 正 系 数 ， D-工 件 有 效 厚度 （ mm） ， a-由 钢 种 决 定 的 加 热 系 数 （ min/mm） 】 ， 以 及 经 验 公 式 等 ， 查 找 资料 ， 各 工 艺 参 数 制 表 确 定 如 下 ：表 2 工 艺 参 数 表工 艺 温 度 加 热

16、时 间 /min 保 温 时 间 /min淬 火 830 50 回 火 190 120 15071） 装 炉 修 正 系 数 K 的 确 定 ：表 3 工 件 在 炉 内 不 同 排 布 方 式 的 加 热 时 间 修 正 值查 资 料 装 炉 修 正 系 数 K 取 4。2） 由 钢 种 决 定 的 加 热 系 数 a（ min/mm） 的 确 定表 4 常用钢的加热系数加 热 系 数钢 材空 气 电 阻 炉 加 热 系 数/（ min/mm）盐 浴 炉 加 热 系 数/（ s/mm）碳 钢 0.91.1 2530合 金 钢 1.31.6 506015 20（ 一 次 预 热 ）高 速 钢 8 15（ 二 次 预 热 ）采 用 井 式 电 阻 炉 ， 炉 腔 是 封 闭 的 ， 所 以 加 热 系 数 a 取 0.9。表 5 不同形状和尺寸的工件加热计