热处理的毕业设计方案Word格式文档下载.docx

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工具钢具备较高硬度和在高温下能保持高硬度得红硬性，以及高耐磨性和恰当韧性。

工具钢普通分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。

工具钢是经济建设中使用最广、用量最大金属材料，在当代工农业生产中占有极其重要地位。

1.2高速工具钢性能特点

高速钢是由大量W、Mo、Cr、Co、V等元素构成高碳、高合金钢。

它是适合切削需要而发展起来一类刃具钢。

而本次设计锥柄麻花钻和锥柄立铣刀所用材料正是属于高速钢。

高速钢重要性能特点是具备很高热硬性，钢在淬火并回火后硬度普通高于63HRC，高可达68-70HRC，后者普通称为超硬型高速钢。

普通高速钢在高速切削时，刃口温度升高600℃左右，硬度仍保持在55HRC以上。

故高速钢能在较高温度下保持高速切削能力和耐磨性，同步具备足够高强度，并兼有恰当塑性和韧性。

高速钢还具备很高淬透性，中、小型刃具甚至在空气中冷却也能崔头。

因而高速钢广泛用于制造尺寸大、切削速度高、负荷重、工作温度高各种机加工刃具，如车到、锉刀、铣刀、刨刀、拉刀、钻头等。

1.3高速工具钢热解决

高速钢热解决工艺较为复杂，必要通过退火、淬火、回火等一系列过程。

（1）高速钢退火：

高速钢锻、轧后应进行退火，其目是减少硬度，以利于切削加工；

同步也使碳化物形成均匀分布颗粒，为淬火作组织准备。

退火工艺分为普通退火和等温退火两种。

对于W18Cr4V钢，Ac1为820-840℃，普通退火加热温度为850-870℃，保温2-4h后以℃/h速度缓冷至500℃出炉空冷。

为缩短退火时间，也可采用等温退火工艺，即加热到850-870℃保温4h后，打开炉门快冷至720-760℃保温6h，再以40-50℃/h速度冷却至500℃后出炉空冷。

（2）高速钢淬火：

高速钢淬火加热最大特点是奥氏体化温度很高。

如果加热温度不够高，虽然珠光体转变为奥氏体，但此时奥氏体中碳和合金元素含量很低。

只有将高速钢中W、Mo、Cr、V等大量碳化物形成元素更多地溶解到奥氏体中时，才干充分发挥碳和合金元素作用，淬火后获得高碳高合金马氏体，回火后才析出合金碳化物，从而保证高速钢获得高淬透性、淬硬性和热硬性。

但是退火状态下这些合金元素大某些存在于合金碳化物中，而这些合金碳化物稳定性很高，需要加热到很高淬火温度，才干使其向奥氏体中大量溶解。

高速钢淬火加热保温时间应保证足够碳化物溶入奥氏体中而又不引起晶粒粗化，需严格控制。

普通应依照刃具形状、尺寸和加热设备而定。

在高温盐炉中加热，按刃具厚度或直径计算，加热系数为8-15s/mm。

（3）高速钢回火：

为了使高速钢获得很高硬度、热硬性和耐磨性，普通高速钢淬火后都要在560℃进行回火。

由于高速钢淬火后残留奥氏体量多而稳定，一次560℃回火只能对淬火马氏体起回火作用，不能使所有残存奥氏体转变为马氏体。

为了尽量多地消除高速钢残留奥氏体，普通要在560℃进行三次回火，每次回火1h。

经第三次回火后，残留奥氏体降到了百分之1%-2%含量。

高速钢回火后组织为回火马氏体加颗粒状合金碳化物及少量残留奥氏体，硬度高达65-66HRC。

2锥柄麻花钻生产设计

2.1材料选用及规定

麻花钻是应用最广孔加工工具。

普通直径范畴为0.25-80毫米。

它重要由工作某些及柄部构成。

钻头工作时要承受很高单位压力，并随着着产生高温，因此操作过程中也许会使钻头发生折断和扭曲。

因此普通选用高速钢来制造钻头，锥柄某些可采用45号钢来生产。

而钻头某些按设计规定选取W6Mo5Cr4V2材料进行生产。

2.2所选材料组织及性能

2.2.1W6Mo5Cr4V2组织及性能

W6Mo5Cr4V2钢是一类新发展高速钢。

它属钨钼系高速钢。

此类钢兼具备钨系和钼系高速钢长处。

既有较高红硬性和耐磨性。

较小脱碳倾向与过热敏感性,。

同步碳化物较细、分布较均匀。

热塑性及韧性较高。

由于它便于机械加工。

通用性强,。

使用寿命高。

价格便宜,。

因而得到了广泛应用。

W6Mo5Cr4V2高速钢韧性、耐磨性、热塑性均优W18Cr4V，而硬度、红硬性、高温硬度与W18Cr4V相称，因而W6Mo5Cr4V2高速钢除用于制造各种类型普通工具外，还可制作大型及热塑成型刀具。

由于W6Mo5Cr4V2钢强度高、耐磨性好，因而又可制作高负荷下耐磨损零件，如冷挤压模具等，但此时必要恰当减少淬火温度以满足强度及韧性规定。

W6Mo5Cr4V2高速钢易于氧化脱碳，在热加工及热解决时应加以注意。

2.2.2W6Mo5Cr4V2成分分析

W6Mo5Cr4V2重要成分为碳、钨、铬、钒等几种元素，各种元素对高速钢产生作用不同。

硅锰可以提高淬透性，同步在热解决时，可以减少工件形变量，同步增长钢回火稳定性。

碳作用有两个方面，一是与V、Cr、W等元素形成足够多碳化物，来提高硬度、耐磨性和红硬性。

另一方面还需一定量碳溶于奥氏体中。

以便获得足够含量马氏体来保证它具备高硬度、高耐磨性和良好热硬性。

碳含量过高或过低都未必好，必要和其她合金含量相匹配。

若含碳量过高，则碳化物数量增长，同步碳化物不均匀性也增长，导致钢塑性减少，脆性增长，工艺性能变坏；

若含碳量低，则无法保证足够多合金碳化物，使高温奥氏体和马氏体中含碳量减少，导致钢硬度，耐磨性和热硬性变差。

钨重要来提高高速钢热硬性。

对增长钢淬透性也有一定作用。

钼也重要是提高钢热硬性。

钒所形成碳化物比钨所形成碳化物更稳定。

淬火加热时能明显阻碍奥氏体晶粒长大，当温度超过1200℃时，它才开始明显溶解。

钒碳化物硬度大大超过钨碳化物硬度。

其颗粒细小，分布十分均匀，因而钒碳化物对改进钢硬度，耐磨性和韧性有很大作用。

特别是提高钢耐磨性最有效。

在回火时钒以细小碳化物弥散析出，产生二次硬化而提高热硬性铬可增长钢淬透性，并改进耐磨性，提高硬度。

W6Mo5Cr4V2重要成分含量如表1所示

表1W6Mo5Cr4V2高速钢化学成分表

C

Mn

Si

Cr

W

V

Mo

0.8~0.9%

≤0.35%

≤0.30%

3.80~4.40%

5.75~6.75%

1.80~2.2%

4.75~5.75%

2.3W6Mo5Cr4V2热解决工艺

高速钢通过热解决后可以莸得高硬度、强度、红硬性、耐磨性以及一定韧性，从而满足麻花钻使用性能规定。

（1）退火：

目是消除锻造应力，为随后淬火、回火作好组织准备。

W6Mo5Cr4V2高速钢退火温度是840～860º

C，保温时间为3～4h。

可采用10～20º

C/h速度随炉冷至500º

C如下出炉，也可采用冷至740～760º

C停留4～6h，再冷至600º

C如下出炉等温退火。

（2）预热：

淬火之前要进行预热，所有高速钢产品必要进行中温预热，预热温度为840—860º

C，在盐浴中保温时间按1—2min/mm计算。

（3）淬火：

W6Mo5Cr4V2高速钢淬火加热温度为1210～1230º

C。

对切削载荷不大，承受冲击较小，而切削热量较大刀具，应选取较高淬火温度，以便发挥钢热硬性，提高切削寿命。

对重载荷、承受冲击较大间断切削工具，应选取较低淬火温度，以获得较高力学性能。

为防止形状复杂和细长、薄刃刀具淬冷开裂和减少淬冷畸变，淬火温度宜稍低。

大型刀具碳化物偏析严重时，过热敏感性大，以恰当减少淬火温度为好。

（4）冷却：

高速钢刀具淬火冷却方式普通采用盐浴分级淬火，小尺寸刀具可以采用空冷，车刀等规定热硬性较高刀具普通采用油冷。

贝氏体等温淬火合用形状复杂大型刀具和规定淬冷畸变很小刀具。

（5）回火：

W6Mo5Cr4V2高速钢回火温度为540～560º

对形状简朴普通高速钢产品可以采用二次回火，对形状复杂刀具可以采用三次回火，每次回火保温时间为1-2h。

贝氏体等温淬火高速钢刀具及高碳高速钢或含钴高速钢由于淬火后残留奥氏体量较多，可恰当多加回火次数。

（6）因此W6Mo5Cr4V2热解决工艺为：

①退火，温度为860℃，保温时间3h。

然后以20℃/h速度炉冷，到500℃时出炉空冷。

②淬火：

淬火之前先进行预热，在盐浴炉中预热到860℃，保温20min，然后在真空炉中加热到1220℃，保温3min，盐浴分级淬火温度为600℃，保温3min空冷。

③回火：

回火温度为560℃，保温1h，重复三次。

附表2，表3分别为惯用高速钢退火，淬火温度表。

表2

钢号

W18Cr4V

W6Mo5Cr4V2

W12Cr4VMo

W6Mo5Cr4V2Al

淬火温度/℃

1260~1300

1210~1240

1240~1265

1200~1240

惯用温度/℃

1280

1220

1250

表3

W12Cr4V4Mo

回火温度/℃

560

550

2.4W6Mo5Cr4V2热解决工艺曲线

2.5锥柄所用45号钢热解决工艺

⑴淬火

淬火温度为840℃，淬火介质为水，加热时间为t=1.2×

1.4×

16≈27min

⑵回火

回火温度为520℃，回火时间t=2.3×

16≈52min。

⑶45#钢热解决工艺曲线见图2.5

2.6钻头生产流程

备料（W6Mo5Cr4V2，45号钢）→锻造→退火→清洗→检查→粗加工→淬火→油冷→清洗→回火→清洗→校直→检查→精加工→焊接（钻头和锥柄焊接）→检查

在此特别对钻头检查进行阐明一下：

①外观检查用肉眼或3~5倍数放大镜检查表面裂纹、麻点和碰上等缺陷。

②硬度检查退火硬度用布氏硬度计检查。

淬火硬度用洛氏硬度计检查，应符合产品图样中技术规定。

见表4

表4

退火硬度

HBS

207~255

223~269

淬火硬度

HRC

63.5~66

65~68

③变形检查：

按麻花钻图样和工艺容许变形量进行检查。

④显微镜组织检查：

淬火晶粒度、回火限度、过热限度按《JB2406-1979工具钢热解决金相检查》第二条进行检查。

2.7W6Mo5Cr4V2热解决炉子所装工件数量计算

2.7.1预热+退火

普通毛坯件热解决是在箱式电阻炉中进行，但为了避免工件氧化脱碳，对某些表面光洁规定高刀具坯料，普通选用真空氛围箱式电阻炉。

在本次设计中，选取是武汉鼎立烘箱炉业有限公司机RQX3-75-9真空氛围箱式电阻炉。

该炉子炉膛尺寸大1800×

900×

550mm