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块规是一种高精度的量具。由于在长期使用时表面经常与零件接触而受到磨损,所以对它应要求有硬度高、耐磨性好和较好的尺寸稳定性。热处理是块规生产中非常重要的工序,现将块规的热处理生产经验介绍如下,以供参考。
一、材料的选择
根据一般资料介绍,宜于制造块规的材料有CrMn及GCr15两种。从硬化性能上来看,以CrMn较好,但由于含碳量较高,退火困难,网状渗碳体难以消除,在淬火后的磨削过程中易产生磨削裂纹,因此目前一般选用GCr15钢。
至于材质问题,应在进厂时予以检查,其金相组织必须符合下列要求:球状光体为2~4级;渗碳体网络为≤3级;球化后硬度为HB197~217。
二、制订热处理规范的依据
采用GCr15钢的下限温度,借加大热应力以力求使块规表面层得到压应力来防止开裂和减少残余奥氏体的含量。淬火温度对残余奥氏体含量的影响如附图。
此外,又采用了冰冷处理以尽量减少残余奥氏体;最后还采用人工时效处理以提高残余奥氏体的稳定性,从而达到日常使用中的尺寸稳定性。
三、热处理规范
GCr15钢制块规用一般方法施行热处理所获得的组织是不够稳定的,热处理后在相当时间内还将继续转变而伴随着体积的变化。为了保证块规的质量,采用下述特殊的热处理方法。
(1)球化退火
块规锻造后,为了获得良好的切割加工性能,必须进行球化退火。具体工艺是加热到780℃保温2小时,然后缓冷到710℃保温3小时,炉冷至500℃以下出炉,气冷至室温。
按滚珠轴承钢部颁标准图片评定,球化退火后的级别为2级球状珠光体和2~2.5极渗碳体网络,在规定的要求范围内。
(2)淬硬处理
块规淬火是在KCl和NaCl的盐浴炉中加热。先经300~400℃预热,再转入820~830℃的盐炉中保温15~30分钟(按有效厚度每毫米2分钟计算),然后采用盐水-油双液淬火,水冷时间以3毫米/秒计算,再迅速转入油中冷透。
冷透后检查硬度(一般均在HRC63以上)并随即进行冰冷处理。在-40℃的冰箱中保温2小时,使残余奥氏休转变马氏体,然后取出恢复至室温,再在120℃的油浴中保温12小时进行回火后取出室冷。
经上述处理后硬度一般能控制在HRC62~65范围内。
(3)人工时效
块规精磨后必须进行人工时效处理以消除磨削应力,进一步稳定其组织。其工艺如下:先经-40℃冷处理,保温2小时后在室气中恢复至室温,然后再经120℃保温30小时。
四、热处理过程中几个问题的讨论
(1)球化退火问题
GCr15钢制块规用等温退火能满意地达到要求,而CrMn钢即使采用反复摆动退火也难得到满意的组织。
(2)淬火温度问题
淬火温度取其下限820~830℃。由于块规要求硬度高,不允许有开裂以及尺寸稳定性等特点,故采用提高热应力以减少组织应力、降低加热温度、减少残余奥氏体。
GCr15钢的碳化物扩散能力较小,在下限淬火温度加热时,若没有充分的保温时间,将使固溶体的成分不均匀,以致马氏体组织不均匀而达不到预期的效果。
(3)淬火冷却方式问题
我们采用提高热应力以抵偿组织应力的影响来达到前面所述对块规的要求。提高热应力,也就是在马氏体相变点以上采用快冷的方式来抵消随后冷却中马氏体相变的组织应力的作用。在实际生产中采用了水-油双液淬火
提高热应力以抵消组织应力,一般均在M点以上进行快冷,但是在未冷到M点前热应力会因奥氏体的塑性较好而松驰和消失,故必须冷到M以下才能保持热应力。在此區间截面的内外温差愈大,产生的热应力也愈大。此外在M点以下应力应求缓冷,否则将引起很大的组织应力,冲淡了加大热应力的作用。采用水-油淬火时必须严格控制在水中的停留时间。
(4)冰冷处理问题
GCr15钢制块淬火后如在室温停留过久,奥氏体会产生陈化稳定,故冰冷处理应在淬火后立即进行。
(5)人工时效问题
人工时效可以发送淬火钢的马氏体正方性和奥氏体的经久稳定性。处理的结果,可使块规的尺寸稳定。
五、结论
根据上述的工艺介绍及分析,我们对GCr15钢制块规热处理问题作出如下 的初步结论:
(1)严格控制GCr15钢球化退火工艺,特别是第二阶段的球化温度。
(2)对于块规这类硬度要求在HRC62~65的精密量具,由于淬火后的残余奥氏体可借冰冷处理及回火使之分解,因此在一般情况下其淬硬工艺处理以采用在接近M点进行快冷(即采用水淬油冷法)为宜。淬硬后应立即进行冰冷处理。
(3)制造高精度块规,GCr15钢是值得推荐的。
一、材料的选择
根据一般资料介绍,宜于制造块规的材料有CrMn及GCr15两种。从硬化性能上来看,以CrMn较好,但由于含碳量较高,退火困难,网状渗碳体难以消除,在淬火后的磨削过程中易产生磨削裂纹,因此目前一般选用GCr15钢。
至于材质问题,应在进厂时予以检查,其金相组织必须符合下列要求:球状光体为2~4级;渗碳体网络为≤3级;球化后硬度为HB197~217。
二、制订热处理规范的依据
采用GCr15钢的下限温度,借加大热应力以力求使块规表面层得到压应力来防止开裂和减少残余奥氏体的含量。淬火温度对残余奥氏体含量的影响如附图。
此外,又采用了冰冷处理以尽量减少残余奥氏体;最后还采用人工时效处理以提高残余奥氏体的稳定性,从而达到日常使用中的尺寸稳定性。
三、热处理规范
GCr15钢制块规用一般方法施行热处理所获得的组织是不够稳定的,热处理后在相当时间内还将继续转变而伴随着体积的变化。为了保证块规的质量,采用下述特殊的热处理方法。
(1)球化退火
块规锻造后,为了获得良好的切割加工性能,必须进行球化退火。具体工艺是加热到780℃保温2小时,然后缓冷到710℃保温3小时,炉冷至500℃以下出炉,气冷至室温。
按滚珠轴承钢部颁标准图片评定,球化退火后的级别为2级球状珠光体和2~2.5极渗碳体网络,在规定的要求范围内。
(2)淬硬处理
块规淬火是在KCl和NaCl的盐浴炉中加热。先经300~400℃预热,再转入820~830℃的盐炉中保温15~30分钟(按有效厚度每毫米2分钟计算),然后采用盐水-油双液淬火,水冷时间以3毫米/秒计算,再迅速转入油中冷透。
冷透后检查硬度(一般均在HRC63以上)并随即进行冰冷处理。在-40℃的冰箱中保温2小时,使残余奥氏休转变马氏体,然后取出恢复至室温,再在120℃的油浴中保温12小时进行回火后取出室冷。
经上述处理后硬度一般能控制在HRC62~65范围内。
(3)人工时效
块规精磨后必须进行人工时效处理以消除磨削应力,进一步稳定其组织。其工艺如下:先经-40℃冷处理,保温2小时后在室气中恢复至室温,然后再经120℃保温30小时。
四、热处理过程中几个问题的讨论
(1)球化退火问题
GCr15钢制块规用等温退火能满意地达到要求,而CrMn钢即使采用反复摆动退火也难得到满意的组织。
(2)淬火温度问题
淬火温度取其下限820~830℃。由于块规要求硬度高,不允许有开裂以及尺寸稳定性等特点,故采用提高热应力以减少组织应力、降低加热温度、减少残余奥氏体。
GCr15钢的碳化物扩散能力较小,在下限淬火温度加热时,若没有充分的保温时间,将使固溶体的成分不均匀,以致马氏体组织不均匀而达不到预期的效果。
(3)淬火冷却方式问题
我们采用提高热应力以抵偿组织应力的影响来达到前面所述对块规的要求。提高热应力,也就是在马氏体相变点以上采用快冷的方式来抵消随后冷却中马氏体相变的组织应力的作用。在实际生产中采用了水-油双液淬火
提高热应力以抵消组织应力,一般均在M点以上进行快冷,但是在未冷到M点前热应力会因奥氏体的塑性较好而松驰和消失,故必须冷到M以下才能保持热应力。在此區间截面的内外温差愈大,产生的热应力也愈大。此外在M点以下应力应求缓冷,否则将引起很大的组织应力,冲淡了加大热应力的作用。采用水-油淬火时必须严格控制在水中的停留时间。
(4)冰冷处理问题
GCr15钢制块淬火后如在室温停留过久,奥氏体会产生陈化稳定,故冰冷处理应在淬火后立即进行。
(5)人工时效问题
人工时效可以发送淬火钢的马氏体正方性和奥氏体的经久稳定性。处理的结果,可使块规的尺寸稳定。
五、结论
根据上述的工艺介绍及分析,我们对GCr15钢制块规热处理问题作出如下 的初步结论:
(1)严格控制GCr15钢球化退火工艺,特别是第二阶段的球化温度。
(2)对于块规这类硬度要求在HRC62~65的精密量具,由于淬火后的残余奥氏体可借冰冷处理及回火使之分解,因此在一般情况下其淬硬工艺处理以采用在接近M点进行快冷(即采用水淬油冷法)为宜。淬硬后应立即进行冰冷处理。
(3)制造高精度块规,GCr15钢是值得推荐的。