哈工大熱處理原理及工藝大作業(yè)-手工鋸條的熱處理

1、金屬熱處理工藝學(xué)金屬熱處理工藝學(xué)手工鋸條的熱處理工藝小組成員小組成員吳冰吳冰廖名情廖名情胡悅胡悅劉博慧劉博慧李香李香李耘飛李耘飛 目錄目錄失效方式與性能要求失效方式與性能要求手工鋸條基本分類手工鋸條基本分類23481567鋸條用途與服役條件鋸條用途與服役條件手工手工鋸條原材料鋸條原材料加工工序加工工序熱處理工藝熱處理工藝質(zhì)量檢查事項和方法質(zhì)量檢查事項和方法熱處理缺陷及解決熱處理缺陷及解決鋸條的用途與服役條件鋸條的用途與服役條件用途用途手工鋸條的主要用于切割和切斷材料手工鋸條的主要用于切割和切斷材料服役條件服役條件手工鋸條在使用過程中要承受手工鋸條在使用過程中要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切應(yīng)力和振動彎曲

2、、扭轉(zhuǎn)、剪切應(yīng)力和振動等負荷作用；同時還要受到工件和切屑的強烈等負荷作用；同時還要受到工件和切屑的強烈摩擦作用，表面產(chǎn)生大量的熱量。摩擦作用，表面產(chǎn)生大量的熱量。1失效方式與性能要求失效方式與性能要求2 斷裂失效斷裂失效鋸條在使用過程中是手工操作鋸條在使用過程中是手工操作，由于雙手用力不均勻，由于雙手用力不均勻，使鋸條彎曲或者扭轉(zhuǎn)變形使鋸條彎曲或者扭轉(zhuǎn)變形，以及在振動的作用下，以及在振動的作用下，鋸條斷裂失效。同時鋸條鋸條斷裂失效。同時鋸條強韌性不足會引起鋸條掉強韌性不足會引起鋸條掉齒。齒。 磨損失效磨損失效鋸條在使用過程中，鋸條一直鋸條在使用過程中，鋸條一直與被切削材料以及切屑相與被切削材料

3、以及切屑相互摩擦，引起鋸齒鈍化失互摩擦，引起鋸齒鈍化失效。同時在摩擦過程產(chǎn)生效。同時在摩擦過程產(chǎn)生大量熱，使鋸條硬度下降大量熱，使鋸條硬度下降，磨損加劇。，磨損加劇。要求鋸條有足夠的塑形要求鋸條有足夠的塑形和韌性，如和韌性，如鋸條彎鋸條彎成直成直徑徑200mm200mm的半的半圓圓不折不折斷斷。要求鋸條具有高于被切削要求鋸條具有高于被切削材料的硬度，有鋸條有足材料的硬度，有鋸條有足夠的耐磨性，以及足夠的夠的耐磨性，以及足夠的紅硬性。硬度一般達到紅硬性。硬度一般達到6266HRC6266HRC。3手工鋸條基本分類手工鋸條基本分類按照齒形進行分類按照齒形進行分類手工鋸條原材料手工鋸條原材料4（1

4、1）碳素工具鋼，如）碳素工具鋼，如T8T8、T8A-T12T8A-T12、T12AT12A鋼鋼（2 2）滲碳鋼）滲碳鋼（3 3）高速鋼，如）高速鋼，如W2Mo9Cr4V2W2Mo9Cr4V2（4 4）彈簧鋼，如）彈簧鋼，如65Mn65Mn加工工序加工工序5原材料原材料鍛鍛造造球化退火球化退火最最終熱處終熱處理理粗加工粗加工精加工精加工5加工工序加工工序5.1 5.1 原料準備原料準備 選定材料，選定材料，T10T10鋼，鋼，準備好原料的板材。準備好原料的板材。5.2 5.2 鍛造鍛造 利用加工硬化，提高強度和硬度。利用加工硬化，提高強度和硬度。5.3 5.3 球化退火球化退火 對原材料進行退火

5、，主要是降低硬度以及均勻化組織，從而改善其切削加工性對原材料進行退火，主要是降低硬度以及均勻化組織，從而改善其切削加工性能，為機加工做準備。能，為機加工做準備。5.4 5.4 粗加工粗加工 采用剪板機加工成長條，按規(guī)定尺寸加工（長寬厚：（采用剪板機加工成長條，按規(guī)定尺寸加工（長寬厚：（300-310300-310）（）（10-1110-11）1mm1mm）。將鋸條兩端沖壓成圓弧狀，同時兩端頭圓孔眼一同加工出來。）。將鋸條兩端沖壓成圓弧狀，同時兩端頭圓孔眼一同加工出來。采用刨床，將成批鋸條卡夾好，將鋸齒加工出來，在刨床加工時鋸齒是一反一正采用刨床，將成批鋸條卡夾好，將鋸齒加工出來，在刨床加工時鋸

6、齒是一反一正斜齒形狀。斜齒形狀。5.5 5.5 最終熱處理最終熱處理 通過淬火提高材料的硬度以及耐磨性能，再通過過共析鋼的回火，進一步提高通過淬火提高材料的硬度以及耐磨性能，再通過過共析鋼的回火，進一步提高硬度，同時減少內(nèi)應(yīng)力以及殘余應(yīng)力。硬度，同時減少內(nèi)應(yīng)力以及殘余應(yīng)力。5.6 5.6 精加工精加工 熱處理完畢后，進一步精細加工，達到要求。熱處理完畢后，進一步精細加工，達到要求。熱處理工藝熱處理工藝66.1 6.1 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理- -球化退火（箱式爐）球化退火（箱式爐）工工藝藝預(yù)熱預(yù)熱隨爐隨爐冷冷卻卻保保溫溫隨爐隨爐冷冷卻卻冷卻冷卻溫度范圍/780-79030/h680-700至60

7、0至室溫保溫時間/h1-23-46.1.2 6.1.2 球化退火工藝參數(shù)球化退火工藝參數(shù)6.1.1 6.1.1 球化退火目的球化退火目的 降低硬度，改善切削性能；降低硬度，改善切削性能； 獲得均勻組織，改善熱處理工藝性能；獲得均勻組織，改善熱處理工藝性能； 為后面的切削作準備工作為后面的切削作準備工作。6熱處理工藝熱處理工藝6.1.3 6.1.3 球化退火工藝曲線球化退火工藝曲線6.1.4 6.1.4 處理后組織性能處理后組織性能退火后組織為球狀珠光體，硬度退火后組織為球狀珠光體，硬度HRC20HRC20。（降低硬度，（降低硬度，利于加工）利于加工）熱處理工藝熱處理工藝66.2 6.2 淬火（

8、箱式爐）淬火（箱式爐）6.2.1 6.2.1 淬火目的淬火目的提高鋸條的硬度、耐磨性能。提高鋸條的硬度、耐磨性能。6.2.2 6.2.2 淬火工藝參數(shù)淬火工藝參數(shù)加加熱溫?zé)釡胤慊鸾榇慊鸾橘|(zhì)質(zhì)保保溫溫公式公式加加熱熱系系數(shù)數(shù)a a修正系修正系數(shù)數(shù)K K零件厚度零件厚度D D757-757-7777775%5%鹽鹽水溶水溶液液1.0min/mm41mm1mm5min5min6.2.3 6.2.3 淬火工藝曲線淬火工藝曲線溫度選擇說明：高于溫度選擇說明：高于Ac1Ac1以以上上30305050目的是為了保證工目的是為了保證工件內(nèi)部各部分溫度均高于件內(nèi)部各部分溫度均高于AC1AC1。但若溫度過高，

9、超過。但若溫度過高，超過AccmAccm以以上溫度，處于單相奧氏體區(qū)，上溫度，處于單相奧氏體區(qū)，碳化物溶解，奧氏體晶粒長大碳化物溶解，奧氏體晶粒長大，淬火后得到片狀馬氏體（孿，淬火后得到片狀馬氏體（孿晶馬氏體），其顯微裂紋增加晶馬氏體），其顯微裂紋增加，脆性增大，淬火開裂傾向也，脆性增大，淬火開裂傾向也增大。由于碳化物的溶解，奧增大。由于碳化物的溶解，奧氏體中含碳量增加，淬火后殘氏體中含碳量增加，淬火后殘余奧氏體量增多，鋼的硬度和余奧氏體量增多，鋼的硬度和耐磨性降低。耐磨性降低。6熱處理工藝熱處理工藝6.2.4 6.2.4 淬火后的組織性能淬火后的組織性能此淬火為過共析鋼的不完全淬火，淬火后得

10、到隱晶此淬火為過共析鋼的不完全淬火，淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布的球狀碳化物。這種組織不僅有高的馬氏體和均勻分布的球狀碳化物。這種組織不僅有高的強度和硬度、高的耐磨性，而且也有較好的韌性強度和硬度、高的耐磨性，而且也有較好的韌性。6熱處理工藝熱處理工藝6熱處理工藝熱處理工藝6.3 6.3 低溫回火（箱式爐）低溫回火（箱式爐）6.3.1 6.3.1 低溫回火的目的低溫回火的目的 提高硬度，耐磨性；提高硬度，耐磨性； 使有足夠的強度和韌性；使有足夠的強度和韌性； 淬火后存有較大淬火內(nèi)應(yīng)力和較多的顯微裂紋，應(yīng)及淬火后存有較大淬火內(nèi)應(yīng)力和較多的顯微裂紋，應(yīng)及時回火以消除內(nèi)應(yīng)力和殘余應(yīng)力。時回火以消除

11、內(nèi)應(yīng)力和殘余應(yīng)力。6.3.2 6.3.2 回火工藝參數(shù)回火工藝參數(shù)回火回火溫溫度度保保溫時間溫時間175185 （低溫）30-60min6.3.3 6.3.3 回火工藝曲線回火工藝曲線6.3.4 6.3.4 回火后的組織性能回火后的組織性能回火后組織為回火馬氏體和回火后組織為回火馬氏體和少量少量殘余奧氏體，其硬殘余奧氏體，其硬度可達到度可達到HRC62-66.HRC62-66.6熱處理工藝熱處理工藝6.4 6.4 正火（鹽浴爐）正火（鹽浴爐）6.4.1 6.4.1 正火的目的正火的目的針對鋸條兩端頭安裝孔部分的針對鋸條兩端頭安裝孔部分的20mm20mm長處進行局部加熱正長處進行局部加熱正火，提

12、高安裝孔處的韌性，以免在使用時折斷?；?，提高安裝孔處的韌性，以免在使用時折斷。正火正火溫溫度度冷卻方式冷卻方式83010空冷空冷6.4.2 6.4.2 正火工藝參數(shù)正火工藝參數(shù)6熱處理工藝熱處理工藝6.4.3 6.4.3 正火工藝曲線正火工藝曲線6.4.4 6.4.4 正火后的組織性能正火后的組織性能正火后得到片層間距較小的珠光體，其韌性提高，硬正火后得到片層間距較小的珠光體，其韌性提高，硬度下降。度下降。6熱處理工藝熱處理工藝使用浴爐對鋸條兩使用浴爐對鋸條兩端頭進行局部加熱端頭進行局部加熱正火。工件在浴爐正火。工件在浴爐中加熱，具有加熱中加熱，具有加熱速度快、溫度均勻速度快、溫度均勻和不宜氧

13、化和脫碳和不宜氧化和脫碳等優(yōu)點。等優(yōu)點。質(zhì)量檢查事項和方法質(zhì)量檢查事項和方法7根據(jù)手用鋼鋸條標準根據(jù)手用鋼鋸條標準GB/T 14764-2008GB/T 14764-2008可知技術(shù)要求及相應(yīng)的檢驗方法可知技術(shù)要求及相應(yīng)的檢驗方法有：有：7.1 7.1 尺寸要求及檢測尺寸要求及檢測尺寸要求尺寸要求見下表見下表，鋸條尺寸采用通用量具測量，應(yīng)符合，鋸條尺寸采用通用量具測量，應(yīng)符合下下表表的規(guī)定，測量齒距時，采用工具顯微鏡測量，在一支鋸條上測相的規(guī)定，測量齒距時，采用工具顯微鏡測量，在一支鋸條上測相鄰連續(xù)六齒，取其平均值。鄰連續(xù)六齒，取其平均值。質(zhì)量檢查事項和方法質(zhì)量檢查事項和方法77.2 7.2

14、形狀公差要求及檢測形狀公差要求及檢測其側(cè)面平面度、齒部、背部直線度檢驗如圖其側(cè)面平面度、齒部、背部直線度檢驗如圖5 5所示，把鋸條自由放所示，把鋸條自由放置在平板上，用塞尺測量最大部位，要達到其側(cè)面平面度不大于置在平板上，用塞尺測量最大部位，要達到其側(cè)面平面度不大于2mm2mm，齒部和背部直線度不大于齒部和背部直線度不大于1.5mm1.5mm。7.3 7.3 硬度要求與檢測硬度要求與檢測鋸條的硬度試驗按鋸條的硬度試驗按GB/230.1GB/230.1的規(guī)定進行，試驗部位為鋸條兩端的規(guī)定進行，試驗部位為鋸條兩端50 50 mmmm除外的齒部，試驗后除外的齒部，試驗后硬度達到所需硬度硬度達到所需硬

15、度。質(zhì)量檢查事項和方法質(zhì)量檢查事項和方法77.4 7.4 彎曲性能及檢測彎曲性能及檢測對于全硬型鋸條，將其圍繞在半徑對于全硬型鋸條，將其圍繞在半徑R125 mmR125 mm的半圓柱體上作彎曲試驗的半圓柱體上作彎曲試驗（如（如下左下左圖）；對于撓性型鋸條，將其圍繞在直徑圖）；對于撓性型鋸條，將其圍繞在直徑=60 mm=60 mm的圓柱體上作彎的圓柱體上作彎曲試驗（見曲試驗（見下右下右圖）。對于二者都要求，松開后，不得產(chǎn)生裂紋圖）。對于二者都要求，松開后，不得產(chǎn)生裂紋。7.5 7.5 表面質(zhì)量及檢測表面質(zhì)量及檢測未經(jīng)表面處理的鋸條，表面應(yīng)無裂紋、銹斑等缺陷，且表面應(yīng)有防銹未經(jīng)表面處理的鋸條，表面

16、應(yīng)無裂紋、銹斑等缺陷，且表面應(yīng)有防銹涂層；經(jīng)涂漆和其他表面處理的鋸條表面應(yīng)色澤均勻，不應(yīng)有氣孔、起層涂層；經(jīng)涂漆和其他表面處理的鋸條表面應(yīng)色澤均勻，不應(yīng)有氣孔、起層、露底、銹斑等影響保護性能和使用壽命的缺陷。檢測時候、露底、銹斑等影響保護性能和使用壽命的缺陷。檢測時候采采用目測即可用目測即可。熱處理缺陷及解決熱處理缺陷及解決88.1 8.1 出現(xiàn)淬火軟點，造成鋸齒局部硬度不夠，易早期磨損出現(xiàn)淬火軟點，造成鋸齒局部硬度不夠，易早期磨損。原因：由于材料原因：由于材料T10T10（含碳量（含碳量1%1%左右）含碳量較高，淬火氣氛不當，造左右）含碳量較高，淬火氣氛不當，造成脫碳，或者由于鋸齒的齒根有尖

17、銳部分，從而造成局部冷卻不足。因此成脫碳，或者由于鋸齒的齒根有尖銳部分，從而造成局部冷卻不足。因此造成出現(xiàn)淬火后硬度較低的小區(qū)域，即淬火軟點。造成出現(xiàn)淬火后硬度較低的小區(qū)域，即淬火軟點。解決方案：在具有一定碳勢的氣氛中進行淬火；將鋸齒的根部倒圓角解決方案：在具有一定碳勢的氣氛中進行淬火；將鋸齒的根部倒圓角處理，同時均勻冷卻介質(zhì)，如攪拌，或者進行強制對流。處理，同時均勻冷卻介質(zhì)，如攪拌，或者進行強制對流。8.2 8.2 含碳量較高，退火時候易出現(xiàn)石墨化，從而增加了脆含碳量較高，退火時候易出現(xiàn)石墨化，從而增加了脆性和降低了硬度。性和降低了硬度。原因：碳素工具鋼，含碳量高，而退火處理時，溫度過高或者

18、保溫時原因：碳素工具鋼，含碳量高，而退火處理時，溫度過高或者保溫時間過長，或者冷卻緩慢，使鋼中滲碳體發(fā)生石墨化過程，在石墨周圍形成間過長，或者冷卻緩慢，使鋼中滲碳體發(fā)生石墨化過程，在石墨周圍形成大塊鐵素體，最后導(dǎo)致工件硬度不足和脆性增加。大塊鐵素體，最后導(dǎo)致工件硬度不足和脆性增加。解決方案：選取合適的退火溫度和保溫時間以及退火冷卻速度；或者解決方案：選取合適的退火溫度和保溫時間以及退火冷卻速度；或者更換含碳量低的鋼種，再經(jīng)過滲碳處理。更換含碳量低的鋼種，再經(jīng)過滲碳處理。8熱處理缺陷及解決熱處理缺陷及解決8.3.8.3.鋸齒的韌性不夠，易造成崩齒脆斷。鋸齒的韌性不夠，易造成崩齒脆斷。原因：由于淬火時候，內(nèi)應(yīng)力較大，產(chǎn)生微裂紋，而低溫回火后，原因：由于淬火時候，內(nèi)應(yīng)力較大，產(chǎn)生微裂紋，而低溫回火后，還有殘余應(yīng)力與微裂紋，從而造成鋸齒的韌性不夠，從而造成崩齒。還有殘余應(yīng)力與微裂紋，從而造成鋸齒的韌性不夠，從而造成崩齒。解決方案：合適選擇回火時間與回火溫度；采用雙金屬片結(jié)構(gòu)，及解決方案：合適選擇回火時間與回火溫度；采用雙金屬片結(jié)構(gòu)