銅陵學院機械工程學1

1、銅陵學院機械工程學院 金屬材料專業(yè)金屬材料學課程設(shè)計 課 題 大中型切紙刀的選材及熱處理生產(chǎn)設(shè)計 學生姓名 湯建 田同貴 張健 學 號 1110131067 1110131068 1110131081 班 級 11金屬2班 指導教師 王松林 二0 一四 年 六 月1. 設(shè)計原則1.1 本次課程設(shè)計任務要求1.2 熱處理零件結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計1.3 熱處理工藝設(shè)計2. （工件）選材和加工工藝設(shè)計 2.1 工件服役條件和失效分析 2.2 材料設(shè)計方案、原理及優(yōu)化比較（不少于三種選材方案）2.3 加工工藝流程設(shè)計（優(yōu)選的一種方案）2.4 熱處理工藝設(shè)計3. 熱處理車間設(shè)計 3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)3.2 工作制度

2、和年時基數(shù)3.3 關(guān)鍵設(shè)備選型4. 熱處理車間布置4.1 熱處理車間設(shè)計4.2 車間布置4.3 車間面積及面積指標4.4 平面布置設(shè)計4.5 設(shè)備布置間距4.6 設(shè)備區(qū)域布置5. 設(shè)計總結(jié)1.設(shè)計原則  1.1本次課程設(shè)計任務要求     根據(jù)切紙刀的服役條件、失效形式和性能要求，在此基礎(chǔ)上進行材料設(shè)計和選材，制定工件的加工工藝流程，制定詳細的熱處理工藝規(guī)范，選擇熱處理設(shè)備，繪制熱處理車間的平面布置圖。具體要求： 1） 每人選擇一個課題，但同一課題選擇不能超過3人，選擇同一課題的同學組成一個小組，共同討論，但須獨立

3、撰寫完成；2）詳細討論選材的依據(jù)，合金元素作用、組織與性能之間的關(guān)系；提出不少于三種的備選方案，并進行分析比較，確定一種最佳方案；    3）確定工件的加工工藝流程，制定熱處理工藝規(guī)范，并加以論述其依據(jù)；4）大型切紙刀是印刷廠必備的切紙工具, 除印刷行業(yè)外, 還廣泛應用于包裝塑料、木材加工等行業(yè)。一般每臺切紙機配備3 把刀輪換使用, 正常工作時, 每臺切紙機每年消耗3 一4 把切紙刀。全國幾萬家印刷廠, 每年用于這類刀片的資金達幾千萬元。5) 合理設(shè)計工件的熱處理生產(chǎn)線，畫出設(shè)備在車間內(nèi)的平面布置圖（要求用計算機繪圖，圖中設(shè)備用參考圖例繪出，其他按照國家

4、標準畫出）。1.2熱處理零件結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計 需要熱處理的工件，在設(shè)計時，除了應考慮服役條件、承受載荷的大小和機械加工工藝外，還要要考慮熱處理的變形、開裂所造成的產(chǎn)品報廢。因此，對熱處理件結(jié)構(gòu)形狀有一定的設(shè)計要求。1）結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計應避免應力集中 截面急劇變化的工件，淬火時易引起過量變形或開裂，一般應采用平滑過渡或圓弧過渡；外形的尖銳棱邊，尖角和凹腔角處會產(chǎn)生應力集中，因此，也常用圓弧代替尖角，為防止工件上的孔或模具型腔成為裂紋的策源地，孔與孔之間應有一定的距離，沖模型腔與模邊之間的距離也應足夠大。     2）結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計應盡量簡單、均衡

5、、規(guī)則、對稱 結(jié)構(gòu)件的形狀應盡量使工件各部位的質(zhì)量均勻分布，以減少淬火時可能引起的過量變形和開裂。理想的結(jié)構(gòu)形狀可遵循以下的基本原則： a. 球形優(yōu)于立方體，更優(yōu)于長方體； b. 圓柱體優(yōu)于圓錐體； c. 圓形截面優(yōu)于橢圓形截面，方形截面優(yōu)于矩形截面； d. 在可能的條件下，應盡量使功能孔的尺寸與位置均衡、對稱、分布，也可以通過加開工藝孔或工藝槽來解決質(zhì)量均衡問題； e. 輔助孔應位于交叉刃口的延長線上，尤其不能靠近小銳角，以免成為裂1.3熱處理工藝設(shè)計  

6、0; 1.3.1工藝分析的基本原則 熱處理工藝設(shè)計是熱處理車間設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，是設(shè)備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進、可靠、經(jīng)濟合理，并與車間生產(chǎn)規(guī)模相適應。常規(guī)工藝應力求工藝路線簡化，運輸量最小，工序較小，節(jié)省能源及勞動量。采用先進工藝應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證或?qū)嶒炑芯浚〉每尚诺脑囉眯Ч?#160;  1.3.2 工藝路線 產(chǎn)品零件從毛坯生產(chǎn)到完成成品，生產(chǎn)路線是確定熱處理車間任務的基礎(chǔ)，具體如下： （1）鑄鐵，鑄鋼，有色金屬一般鑄件的預備熱處理與鑄造之后進行，包括正火、擴散退火、等溫退火、球化退火、可鍛化退火、再結(jié)晶退火、

7、消除應力退火、人工時效（穩(wěn)化處理）等。 （2）硬度要求在285HB（30HRC)以下的一般鑄件，可在機械加工前熱處理到要求硬度，包括正火、調(diào)質(zhì)（淬火及高溫回火）。加工余量大的鍛件，為保證其熱處理效果，應在粗加工后進行熱處理。 （3）表面硬化，化學熱處理零件，硬度要求大于285HB(30HRC)的零件，應在機械加工后進行。一些精度要求高的零件，可使用特殊加工刀具的零件，也可在加工前進行熱處理。 （4）局部化學熱處理零件，生產(chǎn)批量大時，非處理部分應鍍層保護，批量小時可采用機械保護，防滲涂層以及車去滲層等方法。 （5）繞制彈簧、冷鐓、冷擠成形零件、應進行去應力

8、退火、再結(jié)晶退火，正火等工序。 （6）形變熱處理可簡化工藝路線，減少工序，節(jié)約能源。有些鑄、鍛件，特別是鍛件，可充分利用鍛造余熱進行淬火、調(diào)質(zhì)等處理，使鍛造加工與熱處理結(jié)合起來。    1.3.3  工藝方法的選定 （1）常規(guī)熱處理工藝 熱處理零件的常規(guī)熱處理工藝，包括毛坯的預備熱處理和零件的最終熱處理，如退火、正火、去應力退火、調(diào)質(zhì)（淬火及高溫回火）、時效及固溶處理等。從提高熱處理質(zhì)量考慮，如不許在加熱過程中發(fā)生氧化、脫碳，應采用保護氣氛下加熱。 （2）化學熱處理 化學熱處理包括奧氏體狀態(tài)下滲

9、碳、碳氮共滲，鐵素體狀態(tài)下的滲氮和氮碳共滲，以及滲硼、滲硅、滲鋁及各種滲金屬和多元共滲工藝?；瘜W熱處理可以在氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)介質(zhì)中完成，確定化學熱處理的工藝選用。有化學熱處理后需要淬火的，應根據(jù)可能盡量采取滲后直接淬火工藝。 （3）調(diào)質(zhì)熱處理 調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方面。爐型。由于振底爐長期使用中存在振底板變形 零件在爐內(nèi)布料、加熱不均 淬火質(zhì)量散差大 同時振動噪聲大、環(huán)境差，振底爐已逐漸退出生產(chǎn)線，網(wǎng)帶爐、鑄鏈爐得到普遍應用。碳勢控制技術(shù)的應用。碳勢控制技術(shù)在保護氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線得到普遍應用。有效的控制爐內(nèi)碳勢控制精度，保證了零件淬

10、火后的表面質(zhì)量。計算機技術(shù)的應用。通過應用計算機 能夠按照工藝設(shè)定自動完成工件的生產(chǎn)全過程記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝參數(shù)具有完善的故障診斷、安全警示及連鎖功能。快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應用。快速淬火油的應用保證了高強度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應用解決了零件淬油不硬、淬水開裂及零件淬火變形的質(zhì)量問題。 （4）感應加熱淬火 感應加熱可使用高頻、中頻、工頻、超音頻，以及雙頻及脈沖加熱工藝，根據(jù)零件鋼種、尺寸特點、要求硬化層深度、零件批量等確定工藝。感應加熱淬火后可根據(jù)可能采用自然回火。 （5）火焰表面淬火 火焰表面淬火技術(shù)的發(fā)展，

11、如采用先進溫度檢測技術(shù)與自動化控制與操作，淬火質(zhì)量可保證。在單件小批量生產(chǎn)中部分采用火焰淬火工藝，生產(chǎn)靈活實用。 （6）高密度能量表面處理 高密度能量表面處理包括激光表面處理，電子束表面處理和物理及化學氣相沉積。一般適用某些特定的零件，選用這種工藝必須先進行工藝實驗，試生產(chǎn)使用，用從熱處理質(zhì)量和經(jīng)濟效益考慮。2工件選材和加工工藝設(shè)計2.1工件服役條件和失效形式分析    2.1.1 切紙刀刀的服役條件分析切紙刀的服役條件, 其工作時, 刀尖承受沖擊, 壓實的紙橡相當于軟磨料、對刀尖造成磨損。反復切紙, 刀尖的磨損可以認為具有疲勞磨損性

12、質(zhì)。切紙刀刃角小, 工作時普遍采用弧形開刃, 實際刃角比較小。刀尖部分材料服役條件惡劣。切紙刀的第一要求是鋒利, 除了刀刃角度外, 主要是材料硬度高, 組織細化。第二要求刃口不崩不卷。出現(xiàn)崩刃不僅磨刀困難, 也大大降低總使用壽命。一般認為鋼中碳化物粗大, 不僅易崩刃, 而且刃磨不易鋒利。第三要求是耐磨。一般每天都要換刀磨刃, 影響生產(chǎn)。提高耐磨性, 不但降低磨刀成本, 而且提高生產(chǎn)率。2.1.2主要失效形式1.后刀面磨損:    由機械應力引起的出現(xiàn)在后刀面上的摩擦磨損。    由于刀具材料過軟，刀具的后角偏小，加工過程中切削速度太高

13、，進給量太小，造成后刀面磨損過量，使得加工表面尺寸精度降低，增大摩擦力。應該選擇耐磨性高的刀具材料，同時降低切削速度，提高進給量，增大刀具后角。這樣才能避免或減少后刀面磨損現(xiàn)象的發(fā)生。    2.邊界磨損    主切削刃上的邊界磨損常見于與工件的接觸面處。    主要原因是工件表面硬化、鋸齒狀切屑造成的摩擦，影響切屑的流向并導致崩刀。只有降低切削速度和進給速度，同時選擇耐磨刀具材料并增大前角使切削刃鋒利。   3.前刀面磨損（月牙洼磨損）:   

14、在前刀面上由摩擦和擴散導致的磨損。    前刀面磨損主要由切屑和工件材料的接觸以及對發(fā)熱區(qū)域的擴散引起。另外刀具材料過軟，加工過程中切削速度太高，進給量太大，也是前刀面磨損產(chǎn)生的原因。前刀面磨損會使刀具產(chǎn)生變形、干擾排屑、降低切削刃強度。主要采用降低切削速度和進給速度，同時選擇涂層硬質(zhì)合金材料，可以減少前刀面的磨損。   4.塑性變形 切削刃在高溫或高應力作用下產(chǎn)生的變形。    切削速度、進給速度太高以及工件材料中硬質(zhì)點的作用，刀具材料太軟和切削刃溫度很高等現(xiàn)象是產(chǎn)生塑性變形的主要原因。它將影

15、響切屑的形成質(zhì)量，有時也可導致崩刀?？梢圆扇〗档颓邢魉俣群瓦M給速度，選擇耐磨性高和導熱系數(shù)高的刀具材料等對策，以減少塑性變形磨損的產(chǎn)生。    5.積屑瘤    工件材料在刀具上的粘附。    積屑瘤降低加工表面質(zhì)量并會改變切削刃形狀最終導致崩刃。采取的對策有提高切削速度，選擇涂層硬質(zhì)合金或金屬陶瓷等與工件材料親和力小的刀具材料，并使用冷卻液。   6.刃口剝落    切削刃上出現(xiàn)一些很小的缺口，而非均勻的磨損。   

16、; 主要由于斷續(xù)切削，切屑排除不流暢造成。應該在開始加工時降低進給速度，選擇韌性好的刀具材料和切削刃強度高的刀片，就可以避免刃口剝落現(xiàn)象的產(chǎn)生。    7.崩刀    崩刀將損壞刀具和工件。    主要原因是刃口的過度磨損和較高的應力，也可能由于刀具材料過硬，切削刃強度不夠及進給量太大造成。應選擇韌性好的合金材料，加工時減小進給量和切削深度，另外選用高強度或刀尖圓角較大的刀片。   8.熱裂紋    由于斷續(xù)切削時溫度變化產(chǎn)生的垂直于切削刃的裂紋

17、。    熱裂紋可降低工件表面質(zhì)量并導致刃口剝落，應選擇韌性好的合金材料，同時減小進給量和切削深度，并進行干式冷卻或在濕式切削時有充足的冷卻液2.2材料設(shè)計方案及優(yōu)化比較  2.2.1 切紙刀材料的基本要求及設(shè)計方案     1）高硬度和耐磨性：在常溫下，切削部分材料必須具備足夠的硬度才能切入工件；具有高的耐磨性，刀具才不磨損，延長使用壽命。 2) 高的強度和好的韌性：在切削過程中，刀具要承受很大的沖擊力，所以刀具材料要具有較高的強度，否則易斷裂和損壞。由于銑刀會受到?jīng)_擊和振動，因此，

18、切紙刀材料還應具備好的韌性，才不易崩刃，碎裂等特點，故設(shè)計以下方案:方案一 C r WM n鋼我國切紙刀主要采用鑲片刀, 鑲片材料多為C rWM n 鋼，鑲片切紙刀如圖1 所示, 圖中,刀刃材料為C rW M n 鋼, 要求硬度5 8 一62 H R C , 刀體材料為Q 2 3 5 ( A 3 ) 鋼。用戶根據(jù)不同型號的切紙機配作螺孔。鑲片切刀生產(chǎn)工藝路線為：其中鑲接要求大型設(shè)備, 而且工藝復雜。熱處理工藝為: 820 一8 4 0 整體加熱, 淬火。淬火后硬度為61 6 5 H R C，1 8 0 一2 00 回火, 回火后硬度為5 8 一6 2H R C。淬火過程中, 變形較難控制, 工

19、人勞動強度大。 整體刀的要求與圖1 所示鑲片刀基本相同, 只是不需鑲片。試驗工藝流程: 方坯下料一多火鍛造一 退火一機加工一熱處理一磨削一出廠。用試驗材料共鍛造3 把對開刀毛坯。熱處理工藝如下, 退火: 760 保溫4h，爐冷至6 20 6 50 保溫5h, 爐冷至4 50 C 以下出爐。退火硬度簇2 35 H B , 比C r -W M n 鋼退火硬度低。局部淬火、回火: 局部熱處理是在75 kw 臺車式爐中進行的, 加熱溫度840 , 出爐后局部風冷。檢查硬度發(fā)現(xiàn), 刃口部分全部均勻達到63 H R C, 刀背部分仍然保持退火硬度, 即<=235 H B。檢查變形發(fā)現(xiàn), 刃口翹曲在1

20、065m m 全長范圍內(nèi)<= l m m , 平面翹曲也都<=0.2m m , 變形情況非常理想。刀背硬度可以保證用戶順利配孔. 回火采用1 7 5 只3 h, 回火后刀刃硬度為6 2 6 2H R C, 所測點都不低于6 1H R C , 非常均勻。方案二：65Mn鋼 65Mn 彈簧鋼片入貨時, 經(jīng)硬度檢測, 其基體硬度為74 一74.5HRA, 厚度0.7 mm65Mn 彈簧鋼刀片樣品的首次涂鍍, 按照常規(guī)工藝做電弧離子鍍沉積T NI 涂層, 涂鍍溫度為450 。涂層后基體硬度為68 一69H RA，而且整個刀片變?yōu)榛⌒? 最大變形量達1.0mm ,經(jīng)校正后裝機的試用效果也不達

21、標?？磥?對此種刀片, 采用常規(guī)涂層工藝是不合適的。根據(jù)65Mn 彈簧鋼片入貨時的硬度( 74 一74.5H RA ), 沉積時的工藝溫度應以不超過380 為宜, 應用低溫沉積技術(shù)是處理65Mn 彈簧鋼刀片最合適的工藝方法。低溫沉積技術(shù)可以保證基體有足夠的硬度, 這對支撐表面涂層, 保證有較好的膜/ 基結(jié)合強度是有利的。但另一方面, 沉積溫度低了, 使涂層時的濺射效應減弱, 反應擴散的效果變差, 膜層質(zhì)量不好,且膜基結(jié)合強度低, 這又是不利因素。但這可以采用復合涂層技術(shù)以補其不足。刀片的生產(chǎn)路線: 入貨檢驗一清洗一涂層一出貨檢驗。低溫沉積設(shè)備為世創(chuàng)公司自行研發(fā)的SC 一03 復合涂層機, 工藝

22、過程如下: 采用專用工裝裝掛工件  抽真空至0.006 Pa( 3 ) 電加熱至預定溫度( 4) 轟擊凈化先進行A r+ 轟擊, 主要是將工件表面吸附的殘余氣體和污染物濺射下來。Ar + 轟擊完成后, 隨即進行金屬離子轟擊, 主要是為了形成一定的偽擴散層, 提高膜基結(jié)合力。金屬離子轟擊的工藝設(shè)計思路前已述及, 具體執(zhí)行時, 采用世創(chuàng)涂層中心5 號預處理工藝, 時間3 0 m i n + 1 5m i n。( 5) 沉積T講復合涂層在沉積IT N 復合涂層時, 工藝設(shè)計亦關(guān)稱前述低溫沉積工藝思路, 并在沉積前, 制備合理的強化過渡層, 按照世創(chuàng)涂層的3 號復合涂層工藝進行涂鍍處理,時間

23、1 10 m i n。涂層完成后, 檢查基體硬度為73.5 一74H RA, 降低0.5H RA, 滿足之前提出的不降或少降的要求; 產(chǎn)品有微量變形, 大部分產(chǎn)品整體變形在0.1mm以內(nèi), 少部分整體變形量在0.2mm以內(nèi), 經(jīng)簡單校正即可滿足使用要求。其余如膜層硬度、膜層厚度和膜基結(jié)合力等指標符合相關(guān)標準。涂層后的刀片經(jīng)裝機試用, 使用壽命超過用戶要求的切割60 萬張票據(jù)。產(chǎn)品顏色整體均勻一致, 滿足終端客戶要求。該產(chǎn)品現(xiàn)已列入世創(chuàng)涂層中心批量生產(chǎn)的產(chǎn)品序列。方案三：T8鋼T 8鋼沖模原工藝流程為: 鍛造一球化一機械加工一熱處理一成品。原熱處理工藝如下 , 回火后硬度為H RC 5 6 5

24、8 , 金相組織為片狀馬氏體, 硬而脆。( 1 ) 淬火加熱 用通有保護氣氛振底爐( 不振動) 刃口朝上側(cè)立加熱, 或用75 k w氣體滲碳爐垂直吊掛加熱( 滴煤油保護) , 加熱溫度800 82 0 , 加熱時間為30min。( 2 ) 淬火冷卻 鹽水 橫向油冷淬火, 刀背先入水, 稍向大側(cè)面拉移, 使慢冷面加快冷卻, 達到工件整體溫度均勻, 減少變形。水冷3 s左右轉(zhuǎn)入油, 冷至200 2 50 。出油進行熱校直。( 3 ) 熱校直 在零件奧氏體未轉(zhuǎn)變或只是部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、塑性仍較好的狀態(tài)下進行, 在200 左右熱校最好。熱校直用60 噸摩擦壓力機, 先壓直立向( 如圖2 示) ,然后再

25、校側(cè)面。應注意校立向時要用專用墊鐵, 以免壓崩刃口, 熱校時要沿原變形方向過量校直少許, 因為繼續(xù)冷卻及回火過程中會產(chǎn)生回彈現(xiàn)象; 熱校直進行中, 溫度高時用大壓力, 溫度低時用小壓力較長時間加壓。熱校應在60 左右結(jié)束。( 4 ) 回火 垂直吊掛, 在2 4 0一2 6 0 硝鹽爐中回火2 h。( 5 ) 校直 側(cè)面翹曲在2m m 以下的,可用反擊法進行校直, 即用比較鈍的鋒鋼榔頭敲擊凹面, 立向翹曲刀背凸起時, 可以熱點刀背的方法校正, 熱點溫度800 左右為宜, 刀背硬度降低,不影響使用, 側(cè)面翹曲較大無法冷校時, 可用夾板夾直后( 一次可夾幾片) , 在300 硝鹽爐中進行回火壓直,

26、冷卻后再用反擊法校直到技術(shù)要求。經(jīng)300 回火, 硬度仍在H R C 5 0 以上。( 6 ) 去應力回火 校直后去應力回火可在硝鹽爐或井式爐中進行, 幾塊夾在一起吊掛, 在2 0 0 2 2 0 回火2 h。2.2.2優(yōu)化比較T8鋼加熱時容易過熱,變形也大,塑性強度也較低,不適合做模具，但淬透性較好，可用于制造斷面較大的工具，且熱處理后，具有較高的硬度與耐磨性，適合用于制造承受一定沖擊而要求較高的刃具，如沖頭、壓縮空氣工具、木工工具等工具。CrWM n鋼具有成分簡單, 耐磨性好, 磨損試驗結(jié)果表明, 比未加稀土的提高耐磨性約20 %, 淬透性好, 價格便宜等特點。其主要成分為( % );0.

27、60.65C，0.81.2Si，適量M n , 稀土及微量B 。根據(jù)CrWMn鋼空冷能硬化的特點, 在設(shè)備條件較差的情況下, 用它開發(fā)出了市場需要的廉價切紙刀, 同時對其使用壽命作實際考核。采用低溫沉積工藝, 涂鍍TiN復合涂層后的65Mn 彈簧鋼切紙刀片, 使用壽命達到甚至超過采用進口高速鋼制造的同類產(chǎn)品, 而且加工難度和成本都有降低。根據(jù)性能、加工制造、價格、本次設(shè)計的要求等方面的比較，優(yōu)選CrWMn鋼做為本次設(shè)計的材料。2.3熱處理工藝如下:對CrWMn鋼的復合熱處理分為兩個步驟，一是預處理，二是淬火低溫回火. (a) 常規(guī)退火(b) 等溫球化退火 

28、;(c) 循環(huán)球化退火(d) 高溫固溶循環(huán)球化退火CrWMn鋼經(jīng)不同工藝預處理后，選擇組織形態(tài)、分布較好的試樣，在不同溫度條件下進行淬火低溫回火的最終熱處理，觀察其組織形態(tài)與分布，測定硬度變化。 CrWMn鋼淬火回火工藝3 試驗結(jié)果及分析 CrWMn鋼經(jīng)不同預處理工藝處理后的顯微組織照片，CrWMn鋼經(jīng)常規(guī)退火后的硬度為180190HB,熱處理工藝處理后為180200HB。 CrWMn鋼預處理后組織  (a) 常規(guī)退火(b)等溫球化退火(c) 循環(huán)球化退火(d) 固溶循環(huán)球化退火。經(jīng)常

29、規(guī)退火處理后的CrWMn鋼組織中碳化物呈片狀分布；經(jīng)810等溫球化退火處理后，碳化物呈不規(guī)則的顆粒狀分布在鐵素體基體上，分布不均勻；經(jīng)790/6803次循環(huán)球化退火處理后，顆粒狀碳化物尺寸變小，分布較為均勻；經(jīng)1050固溶加790/6803次循環(huán)球化退火處理后，碳化物呈細小顆粒狀析出且彌散程度高。   從工藝上看，在獲得相同硬度情況下，用790/6803次循環(huán)球化退火，不僅可代替830等溫球化退火，而且能改善組織中碳化物的形態(tài)和分布、縮短球化退火時間，節(jié)約能源。這是因為循環(huán)球化退火在Ac1(750)以上加熱保溫過程中，片狀珠光體中的碳化物從尖角處溶解破斷，而在Ar

30、1(710)以下保溫過程中，在原片狀碳化物的平面處析出顆粒狀碳化物，從而加速了CrWMn鋼球化過程的進行，改善了碳化物的形態(tài)和分布。在1050高溫條件下，CrWMn鋼中大量難溶的W、Cr等合金元素的碳化物溶入奧氏體中，經(jīng)油淬后得到馬氏體或下貝氏體組織，在隨后進行的790/680循環(huán)球化退火過程中，則會彌散地析出點狀的W、Cr的碳化物。   因此，對于一般要求的CrWMn鋼，采用790/6803次循環(huán)球化退火工藝，既可滿足組織和硬度的要求，又能提高生產(chǎn)率，降低能耗；而對要求較高的可選用1050高溫固溶加790/6803次循環(huán)球化退火的預處理工藝。 

31、0; CrWMn鋼不同溫度淬火低溫回火后組織  (a) 790淬火200回火(b) 830淬火200回火(c) 870淬火200回火(d) 900淬火200回火4 結(jié)論   (1) 對CrWMn鋼采用790/680 3次循環(huán)球化替代常規(guī)退火、等溫球化退火，不僅可以改善其組織狀態(tài)和性能，而且還可以提高熱處理生產(chǎn)率，降低能耗。3熱處理車間設(shè)計3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)一個熱處理車間或工段所承擔的生產(chǎn)綱領(lǐng)，是設(shè)計熱處理車間的基礎(chǔ)。只有明確了車間的綱領(lǐng)，所確定的車間生產(chǎn)規(guī)模，所選定的工

32、藝和設(shè)備才能符合實際需要。所謂生產(chǎn)綱領(lǐng)，首先是所承擔本企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品的熱處理零件年產(chǎn)量，也就是設(shè)計綱領(lǐng)。以滿足零件熱處理新的技術(shù)要求為前提，“三創(chuàng)新”(即材料創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新和工裝創(chuàng)新)的結(jié)果是行之有效的結(jié)果。熱處理工藝設(shè)計是熱處理車間設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，是設(shè)備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進、可靠、經(jīng)濟合理，并與車間生產(chǎn)規(guī)模相適應。常規(guī)工藝應力求工藝路線簡化，運輸量最小，工序較小，節(jié)省能源及勞動量。采用先進工藝應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證或?qū)嶒炑芯?，取得可信的試用效果。企業(yè)機械產(chǎn)品熱處理零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，包括鑄件，鍛件毛坯的預備熱處理和機械產(chǎn)品零件的最終熱處理。這些就是根據(jù)產(chǎn)品零件圖紙所規(guī)定的技術(shù)所決

33、定的。熱處理車間還應該承擔本企業(yè)自制的切削工具、各類模具、機械修理備件、配件的熱處理任務，根據(jù)其任務量的大小確定車間的設(shè)置。為提高設(shè)備負荷率，應盡量結(jié)合車間的特點接受對外協(xié)作任務，對于比較固定的長期協(xié)作任務，也應列入車間生產(chǎn)任務內(nèi)。 3.2工作制度、年時基數(shù)根據(jù)車間生產(chǎn)性質(zhì)和任務，一般單件小批量生產(chǎn)性質(zhì)的綜合熱處理車間，應采用兩班工作制。其中個別工藝周期較長應連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備或大型設(shè)備應考慮三班工作制；安裝在生產(chǎn)流水線上的熱處理設(shè)備，應與生產(chǎn)線生產(chǎn)班制相一致。詳細見表4.01。1）設(shè)備年時基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時數(shù)，等于在全年日內(nèi)應工作的的時數(shù)減去各種時間損失，即：（公式4.01）式中 設(shè)備年

34、時基數(shù)（h）；設(shè)備全年工作日，等于全年日數(shù)（365天）-全年假日（10天）-全年星期雙休日（104天）=251天；N 每日工作班數(shù)；n 每班工作時數(shù)，一般為8小時，對于有害健康的工作，有時為6.5小時； 損失率，時間損失包括設(shè)備檢修及事故損失，工人非全日缺勤而無法及時調(diào)度的損失，以及每班下班前設(shè)備和場地清潔工作所需的停工損失。2）工人年時基數(shù) (公式4.02)式中 工人年時基數(shù)（h）； 工人全年工作日，等于全年日數(shù)（365天）-全年假日（10天）-全年星期雙休日（104天）=251天；表4.1熱處理車間設(shè)備和工人年時基數(shù)時間損失率，一般取4%，時間損失包括病假、事假、探親假、產(chǎn)假及哺乳、設(shè)備請

35、掃、工作休息等工時損失。項目生產(chǎn)性質(zhì)工作班制全年工作日每班工作時數(shù)全年時間損失（%）年時基數(shù)一、設(shè)備一般設(shè)備連續(xù)工作制3355897722重要設(shè)備階段工作制32518164718小型簡易熱處理爐階段工作制3251875571大型復雜熱處理爐連續(xù)工作制33558147326二、工人一般工作條件251881830較差工作條件2518121748本車間設(shè)備年時基數(shù)7722h，工人年時基數(shù)1830h。4.熱處理車間布置4.1熱處理車間設(shè)計4.1.1設(shè)計意義熱處理生產(chǎn)技術(shù)必須迎頭趕上,才能抓住機遇、迎接新的挑戰(zhàn)2。從技術(shù)專業(yè)化與協(xié)作來看，從產(chǎn)品生產(chǎn)專業(yè)化到工藝專業(yè)化，都是為了實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化。組織熱

36、處理生產(chǎn)工藝專業(yè)化協(xié)作，建立熱處理專業(yè)工廠，將有力地促進我國熱處理行業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。熱處理工藝專業(yè)化生產(chǎn)有利于采用新工藝、新設(shè)備，可以提高設(shè)備利用率，提高熱處理質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，節(jié)約能源消耗，降低生產(chǎn)成本。因此，在武漢重型機床廠新建熱處理車間時，必須特別重視并解決專業(yè)化與協(xié)作問題，確定車間的專業(yè)化生產(chǎn)特點。4.1.2熱處理車間設(shè)計概述車間設(shè)計的主要內(nèi)容，一般熱處理車間的設(shè)計，應包括如下主要內(nèi)容：（1） 確定材料、服役條件、對材料性能的要求；（2） 確定零件形狀、尺寸。（3） 車間生產(chǎn)綱領(lǐng)、工作制度、年時基數(shù)；（4） 確定工件加工工工藝流程、確定熱處理工藝；（5） 根據(jù)熱處理工藝選擇適當?shù)臒?/p>

37、處理設(shè)備；（6） 合理設(shè)計工件熱處理生產(chǎn)線（7）對公共系統(tǒng)設(shè)計的要求；（8）生產(chǎn)安全與環(huán)境保護；（9）工藝設(shè)備平面布置圖與設(shè)備明晰表；4.2車間布置4.2.1車間在廠區(qū)內(nèi)的位置對熱處理車間在總體布置中要求：（1）熱處理車間散發(fā)大量燃燒廢氣、保護氣氛廢氣，其他有害氣體及油煙、粉塵等，所以應位于其他廠房下風向，且要有衛(wèi)生防護帶。（2）熱處理車間靠近各類震源時，應該有一定間距或采取相應的隔震措施，震源如鍛錘、空壓機、氧氣機、鐵路等。熱處理車間為綜合性處理車間，為全廠服務，在工廠總體位置中應選擇適中的位置或靠近與其聯(lián)系多的車間。4.3車間面積及面積指標車間總面積包括工藝設(shè)計中用于基本生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備

38、所占用的面積，包括廠房、披屋、露天起重機下的有效面積。（1）生產(chǎn)面積（見表4.2）生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)備之間通道、工人操作、工件存放地所占用的面積，以及清洗、清理、矯正、取樣、運輸設(shè)備所占用的面積，占總面積50%70%。（2）輔助面積 變配電間、變頻間、電容期間、檢驗間、快速實驗室、保護氣氛制備間、機修間、儀表間、通風機室、各類倉庫、主要通道、露天倉庫等所占用的面積，占總面積30%50%。表 4.2 車間面積生產(chǎn)面積指標車間類型規(guī)模生產(chǎn)指標（t/m2×年）鍛件熱處理小型中型大型2334.556綜合熱處理小型中型0.81.21.01.5標準件熱處理3.04.0標準件熱處理3.04.04.4平面

39、布置設(shè)計4.4.1平面布置設(shè)計基本原則大型連續(xù)式設(shè)備及機組的布置，根據(jù)數(shù)量確定是否跨廠房跨度，盡量在同一跨度中，有利于使用起重設(shè)備。車間有一端封閉墻體時，大型設(shè)備盡量靠在內(nèi)墻布置，以利用采光和通風。熱處理車間在工藝流程基本順暢的情況下，可按設(shè)備分片布置。設(shè)備布置應符合工藝流程的需要，零件的流向應盡量由入料端向出料端，避免交叉和往返運輸。設(shè)備應盡量布置整齊，箱式爐以爐口取齊，井式爐以中心線取齊。需要起重運輸工具的設(shè)備，應布置于起重機有效范圍內(nèi)。需局部通風的設(shè)備應靠外墻或靠近柱子布置，以利于通風管的引出。車間內(nèi)應避免隔斷，對必須設(shè)置隔離間的應集中于車間的一端。噴砂間靠外墻隔斷，有利于砂的儲存和設(shè)置除塵裝置。生產(chǎn)區(qū)內(nèi)應留有零件裝卸及存儲面積或立體倉庫。車間需留出必