9sicr圆板牙(完整)15Word下载.doc

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起止时间：

2009-7-6~2009-7-16

课程设计（论文）任务及评语

材料化学与工程学院　　　　　　　　　教研室：

材料物理教研室

学号

学生姓名

刘闯

专业班级

课程设计（论文）题目

课程设计（论文）任务

一、熟悉设计题目，查阅资料

二、工艺设计

1.低合金刃具钢热处理工艺概述；

2.圆板牙（M12）钢的服役条件及失效形式分析，提出性能要求；

3.圆板牙（M12）钢材料的选择，要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料；

4.给出9SiCr的C曲线；

5.9SiCr主动锥齿轮冷热加工工艺流程图；

6.制定9SiCr圆板牙（M12）钢退火-淬火-回火热处理工艺；

7.阐述退火、淬火、回火热处理工艺理论基础；

8.选择设备、仪表和工夹具；

9.圆板牙（M12）钢热处理质量检验项目、内容及要求；

10.圆板牙（M12）钢热处理常见缺陷的预防及补救方法；

11.参考文献。

三、上缴资料

9SiCr圆板牙（M12）钢退火-淬火-回火热处理工艺设计说明书一套

指导教师评语及成绩

成绩：

指导教师签字：

年月日

辽宁工业大学课程设计说明书（论文）

前言

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，以达到消除锻造应力、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，且能获得光洁的表面。

球化组织与片状组织相比，淬火温度范围较宽，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基础上发展起来的。

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。

碳素刃具钢价格便宜，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基础上，加入一些合金元素，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。

然后选择合适的钢种，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，其内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。

此设计是通过在课堂学习热处理理论知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计圆板牙钢的热处理工艺，重点是制定合理的热处理规程，并按此完成9SiCr圆板牙钢的热处理工艺设计。

目录

1低合金刃具钢热处理工艺概述 1

2圆板牙钢的热处理工艺设计 2

2.1圆板牙钢的服役条件、失效形式 2

2.2圆板牙技术要求及示意图 2

2.3圆板牙钢的材料选择 4

2.4圆板牙9SiCr钢的C曲线 5

2.5圆板牙9SiCr钢加工工艺流程图 6

2.69SiCr圆板牙（M12）钢退火-淬火-回火热处理工艺 6

2.7阐述9SiCr圆板牙钢退火、淬火、回火热处理工艺理论 11

2.8选择设备、仪表和工夹具 12

2.9圆板牙热处理质量检验项目、内容及要求 14

2.10圆板牙热处理常见缺陷的预防及补救方法 15

3参考文献 18

II

1低合金刃具钢热处理工艺概述

低合金刃具钢的含碳量一般在0.8%~1.5%低合金刃具钢的化学成分特点是高碳低合金化。

低合金刃具钢一般为过共析钢，锻轧和锻造成毛坯后，先以球化退火作为预先热处理，以达到消除锻造应力、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。

再进行淬火加低温回火作为最终热处理，目的是便钢具有在回火马氏体基体上均匀分布细粒状的碳化物组织，以提高刃具的强度、硬度及耐磨性，从而提高刃具的使用寿命。

低合金刃具钢的化学成分特点是高碳低合金化。

刃具在工作条件下产生强烈的磨损并发热，还有震动和承受一定的冲击负荷。

刃具用钢应具有高的硬度、耐磨性、红硬性和良好的韧性。

为了保证其具有高的硬度，满足形成合金碳化物的需要，钢中碳质量分数一般在0.80％~1.5％。

铬是这类钢的主要合金元素，质量分数一般在0.50％~1.70％，有的钢还含有钨，以提高切削金属的性能。

这类工具钢因含有合金元素，因此淬透性比碳素工具钢好，热处理产生的变形小，具有高的硬度和耐磨性。

常用的钢类有铬钢、硅铬钢和铬钨锰钢等。

圆板牙是用来加工外螺纹专用工具，其特点是刃部比较薄且在内部，切削工作温度不高，并不要求高的红硬性，但是其螺距及内孔要求变形小，刃部不得脱C。

此外，工作时受扭矩较大。

圆板牙的技术要求为60～63HRC。

螺孔中径尺寸要控制在规定的范围内锻后一般先进行球化退火来降低硬度，改善切削性能，为最终热处理做准备，加工成形后进行淬火再进行低温回火的热处理工艺。

9SiCr钢比铬钢具有更高的淬透性和淬硬性，并且具有较高的回火稳定性。

适于分级淬火和等温淬火。

其主要缺点是加热时脱碳倾向性较大。

9SiCr钢通常用于制造形状复杂、淬火变形较小和耐磨性要求高的刀刃细薄低速切削工具，尤其是板牙、丝锥、搓丝板和绞刀等；

也可以作冷作模具，如冲模、打印模等，此外，还用于制造冷轧辊，矫正辊以及细长杆件。

9SiCr中Cr、Si的加入，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。

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，热处理时的变形也很小，适于分级淬火和等温淬火。

其缺点是脱C敏感性比较大。

根据该钢的特点，如采取合适的工艺措施，控制其脱C现象，9SiCr钢是制造薄刃圆板牙的理想材料。

9SiCr钢的含碳质量分数比较高，一次预先热处理是退火，而且需要采用球化退火。

在盐浴炉中加热，要注意盐浴炉的脱氧，也能减轻圆板牙的脱C倾向。

应该根据圆板牙的工作条件和性能要求来具体制定热处理的工艺流程。

2圆板牙钢的热处理工艺设计

2.1圆板牙钢的服役条件、失效形式

2.1.1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，保证圆板牙内部刃口部位淬硬；

螺孔中径、螺距及内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，但是其螺距及内孔要求变形小，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，则须保证材料有良好的强韧性配合。

2.1.2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表面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。

热处理时产生工具表面脱碳，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不足有关，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表面粗糙度达不到技术的要求，因而不能继续使用。

2.2圆板牙技术要求

2.2.1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的范围内。

装炉量：

5件。

2.2.2圆板牙的平面图

图1圆板牙平面图

2.2.3圆板牙的剖面图

图2圆板牙剖面图

2.3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的加入，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较大。

CrWMn钢由于Cr、W、Mn同时加入，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，可达到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，淬火后的残余奥氏体比较多，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，则制造薄刃后，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