- ?金属学与热处理?课程设计报告9SiCr圆板牙的热处理工艺设计学 院化学工程与现代材料专 业 金属材料工程 姓 名二飞 学 号12042418 指 导 教 师美丽完 成 时 间 2015.05 目录摘要41引言42材料设计52.1性能特点52.1.1 9SiCr的根本信息52.1.2 9SiCr物理特性62.1.3 9SiCr的钢材规格62.2成分特点62.2.1 9SiCr中合金成分及含量62.2.2 9SiCr中合金成分的作用73零件设计73.1圆板牙的服役条件、失效形式73.1.1服役条件73.1.2失效形式73.2设计零件83.2.1圆板牙的技术要求83.2.2圆板牙的平面图及剖面图83.3.3圆板牙钢的材料选择84热处理及机械加工设计104.1圆板牙的加工工艺104.1.1圆板牙的加工工艺图104.1.2 9SiCr圆板牙(M12)钢退火-淬火-回炽热处理工艺104.1.3锻造工艺曲线114.1.4球化退火工艺曲线124.1.5淬火工艺曲线144.1.6 低温回火工艺曲线164.2 9SiCr圆板牙钢退火、淬火、回炽热处理工艺理论174.2.1退火原理174.2.2淬火工艺原理174.2.3 回火工艺原理184.3圆板牙热处理常见缺陷的预防及补救方法194.3.1圆板牙球化退火的缺陷及其预防、补救194.3.2圆板牙球化淬火的缺陷及其预防、补救194.3.3圆板牙低温回火的缺陷及其预防、补救205选择检测设备及方法215.1选择检测设备215.1.1设备215.1.2仪表225.1.3工具夹235.2圆板牙热处理质量检验工程、容及要求236完毕语257参考文献26摘要：这篇设计工艺设计论文主要阐述了9SiCr圆板牙的热处理工艺设计。
通过对9SiCr钢的性能特点、成分特点以及圆板牙的服役条件、失效形式、技术要求的综合比照确定圆板牙的选材；根据热处理工艺理论制订了圆板牙的热处理工艺为：球化退火+淬火+低温回火；通过金相观察实验分析了圆板牙的热处理常见缺陷以及补救措施是一片成功的工艺设计论文，具有一定的参考价值关键字： 圆板牙 9SiCr 热处理 缺陷分析9SiCr圆板牙的热处理工艺设计1引言合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和检验尺寸使用的量具用钢三类合金工具钢广泛用作刃具、冷、热变形模具和量具，也可用于制作柴油机燃料泵的活塞、阀门、阀座以及燃料阀喷嘴等刃具钢又可分为低合金刃具钢和高速钢两类低合金刃具钢一般为过共析钢，锻轧和锻造成毛坯后，都要经过球化退火的热处理，以到达消除锻造应力、降低硬度、便于切削加工的目的，并提供良好的碳化物球化组织球化组织的硬度和强度较片状组织低，有利于切削加工，且能获得光洁的外表球化组织与片状组织相比，淬火温度围较宽，不容易过热，淬火变形及开裂倾向较小，淬火后的组织较均匀刃具钢要求具有高的硬度和耐磨性，一定的强度和韧度，在大负荷高速切削时，还要求具有红硬性。
低合金刃具钢是在碳素钢的根底上开展起来的先介绍碳素刃具钢，碳素刃具钢是含碳0.65%~1.35%的碳钢如T7、T8、T12和T7A、T8A、T10A、T12A等热处理为球化退火，淬火和低温回火碳素刃具钢价格廉价，加工性能良好，热处理后可获得高的硬度和耐磨性，广泛地用于制造各种工具、模具但是碳素刃具钢也有很多弱点，如淬透性差，热处理变形大，回火抗力低，红硬性差等低合金刃具钢在碳素钢刃具钢的根底上，参加一些合金元素，其含量少于5%称为低合金刃具钢低合金刃具钢的成分特点是含碳量在0.8%~1.5%之间，常用的合金元素有Si、Cr、Mn、W、V低合金刃具钢的热处理特点是预先热处理一般采用球化退火，最终热处理为淬火及低温回火常用的低合金刃具钢有9SiCr，CrWMo，Cr06等对于一种低合金刃具钢，选用什么样的钢材合理，首先应从工具的工作条件、失效形式同时还应考虑工具钢的工艺性能包括加工性能、切削加工性能和热处理工艺性能然后选择适宜的钢种，最后再制定正确的热处理工艺对于圆板牙这一刀具，不但要了解它的机械加工的大致情况，而且要了解机械加工与热处理的关系圆板牙热处理前，攻螺孔时，其径公差的控制和切削毛刺的存在与热处理关系很大。
制造圆板牙要有良好的耐磨性，淬透性等采用9SiCr钢这种材料是符合上述要求的，且具有良好的工艺性能通过9SiCr圆板牙钢的热处理工艺的分析，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2材料设计2.1性能特点2.1.1 9SiCr的根本信息9SiCr钢是低合金刃具用钢，但也常常制作冷作模具零件，效果很好它比铬钢(Cr2或9Cr2)有更高的淬透性和淬硬性并且有较高的回火稳定性适合分级淬火或等温淬火该钢最早引自前联的9XC，过去曾称作9CrSi钢成分和性能与9XC完全一样在我国已有很长的应用历史外国同类钢号仅有德国的90CrSi5瑞典的2092和SR1855，DF-1其他国家未见有相似钢号该钢可作多种形状复杂，变形要求小的冷作模具零件2.1.2 9SiCr物理特性高碳合金工具钢，韧性较好，具有较好的回火稳定性，热处理时变形小该钢中碳化物分布均匀，不易析出碳化物网，并易于正火消除，通过正火可以消除网状以及粗片碳化物组织但是抗压强度和耐磨性缺乏，加工性较差该钢的外表剩余含碳量为0.6%-0.7%的脱碳层时，由于碳化物的减少使得外表层的过热敏感性增大。
经正常加热淬火以后外表硬度仍可以到达60-62HRC，但其抗弯强度却下降40%-50%外表层晶粒度到达7级，心部为10级该钢锻造性能良好，由于易脱碳，需要在中性气氛或者保护气氛炉中加热施以锻热调质处理，可以获得细密的回火索氏体组织，简化工艺，省时节电，既有良好的切削加工性能，又有理想的余热处理组织模具钢该钢受热软化温度为320℃，淬透性比铬钢好，油淬淬硬性深度40-50mm该钢零保温淬火韧化工艺，可以消除搓丝=板因常规淬火加热氧化脱碳造成的早期失效，不均匀奥氏体修或可以细化马氏体，搓火后得到隐晶马氏体或者细针状马氏体，这种组织强韧性好9SiCr量具刃具用钢，是常用的低合金工具钢，具有较高的淬透性和淬硬性，以及较高的回火稳定性2.1.3 9SiCr的钢材规格9SiCr国产合金工具钢材 ∮459SiCr国产合金工具钢材 ∮509SiCr国产合金工具钢材 ∮559SiCr国产合金工具钢材 ∮609SiCr国产合金工具钢材 ∮652.2成分特点2.2.19SiCr中合金成分及含量碳 C :0.85~0.95硅 Si:1.20~1.60锰 Mn:0.30~0.60硫 S :≤0.030磷 P :≤0.030铬 Cr:0.95~1.25镍 Ni:允许剩余含量≤0.25铜 Cu:允许剩余含量≤0.302.2.29SiCr中合金成分的作用 9SiCr中合金元素Cr、Mn、Si、W、V等可以溶入渗碳体中，形成合金渗碳体。
溶入奥氏体中，可以提高过冷奥氏体的稳定性，提高淬透性，强化马氏体基体，提高回火抗性3零件设计3.1圆板牙的服役条件、失效形式3.1.1服役条件圆板牙是用来加工外螺纹专用工具作为刃具必须具有较高的淬透性，保证圆板牙部刃口部位淬硬；螺孔中径、螺距及孔的精度涉及到加工后螺纹的精度，切削工作温度不高，其工作温度一般不超过300℃，并不要求高的红硬性，但是其螺距及孔要求变形小，刃部不得脱碳此外，工作时受扭矩较大，所以要保证在工作时刃口不崩刃、耐磨性好，圆板牙寿命长，那么须保证材料有良好的强韧性配合3.1.2失效形式1〕磨损 磨损大都是由于工具与被加工工件或切屑之间的磨粒磨损造成的，有时也可能是由于工件外表形成积屑瘤而形成的粘合磨损所造成的工具产生不正常磨损的原因是耐磨性不高热处理时产生工具外表脱碳，脱元素等现象也可能造成耐磨性降低2〕崩刃 包括微崩刃、大块崩刃、掉牙、掉齿等现象很多崩刃现象的产生是由于切削时切削刃长期承受循环应力所产生的一种疲劳破坏现象，有时也可能是由于突然产生冲击应力而造成的3〕断裂与破碎 切削工具由于承受较大的冲击或者因为工具本身的脆性较大有时会产生整体的断裂、破碎现象。
工具的断裂、破碎与工具本身的韧性缺乏有关，但是所有的断裂、破碎现象都是因为脆性较大而引起的4〕被加工工件达不到技术要求 在切削过程中，由于工具产生严重的磨损或工具的切削刃上有明显的崩刃现象，这时工具虽然可以继续切削，但是由于被加工工件的尺寸精度或者外表粗糙度达不到技术的要求，因而不能继续使用3.2设计零件3.2.1圆板牙的技术要求圆板牙属于手工切削或低速切削的工，要求齿部有较高的耐磨性，同时齿部不能太脆，因此要有较高的韧性且变形要小，因此不能脱碳硬度：60～63HRC金相组织：马氏体针﹤3级，残留碳化物网≤3级尺寸：螺纹中径应控制在12mm、厚度为14mm、外圆直径34mm的围装炉量：5件3.2.2圆板牙的平面图及剖面图 平面图 剖面图3.3.3圆板牙钢的材料选择圆板牙属于薄刃工具，其刃部所受的冲击力不大，制造的材料组织中含有均匀分布的细小合金碳化物，使用时刃口部位不易崩刃，淬透性好，淬火应力和变形小，只有这样才能保证上述技术要求综合圆板牙的工作条件、失效形式、性能要求等诸多因素来选择材料制造圆板牙常用的钢种有9SiCr，GCr15，T12，CrWMn等。
9SiCr钢工作温度可达300℃由于钢中 Cr、Si的参加，提高了淬透性因为Cr、Si的作用，使钢中的碳化物细小均匀，使用时刃口部位不易崩刃；Cr除了提高淬透性、回火抗力外，还可以减少Si石墨化倾向；Si抑制低温回火时的组织转变非常有效，所以该钢的低温回火稳定性较好，热处理时多采用分级或等温淬火，变形也很小其缺点是脱碳敏感性比拟大根据该钢的特点，如采取适宜的工艺措施，控制其脱C现象，9SiCr钢是制造薄刃圆板牙的理想材料CrWMn钢由于Cr、W、Mn同时参加，使其有较高的淬透性使，Cr、W、Mn都是碳化物形成元素，使钢中有较多的碳化物，淬火后硬度高，可到达64~66HRC，但热硬性不如9CrSi，但CrWMn钢热处理后变形小，故称微变形钢W能细化碳化物，改善了韧度；由于Mn的存在大为降低了Ms点，淬火后的剩余奥氏体比拟多，淬火变形也较小；但该钢的碳化物多且易形成网状，如果碳化物粗大且不均匀，那么制造薄刃后，刃部有崩刃的危险CrWMn钢主要用于制造断面尺寸较大、淬火变形要求小、耐磨性要求较高的工具GCr15是典型的滚动轴承钢，也可以制造工具Cr的参加增加了钢的淬透性，并能形成较稳定的细小均匀的碳化物，它的冶金质量比一般钢要高。
在淬火低温回火后可获得高而均匀的硬度热处理变形比拟。