2012冷沖壓模具選材及熱處理工藝方案設(shè)計(jì)

1、西安工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)(論文)說明書姓名羅水華專業(yè)金屬材料工程班級(jí)B090210學(xué)號(hào)B090210112012年12月1日2013年1月3日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書設(shè)計(jì)項(xiàng)目：冷沖壓模具及熱處理工藝方案設(shè)計(jì)完成期限：自2012年11月15日至2013年1月3日系 別：機(jī)電信息系班級(jí)：B090210學(xué)生姓名：羅水華指導(dǎo)教師：劉健康批準(zhǔn)日期： 摘要 從當(dāng)今世界范圍的模具材料發(fā)展來看，無論是材料的品格、規(guī)格，或是材料的質(zhì)量和數(shù)量，都可以基本滿足現(xiàn)代模具工業(yè)的需要。但對(duì)于一個(gè)具體的模具零件而言，欲從眾多模具材料中挑選出最能滿足其使用性能要求的材料，并制定出與該性能要求相匹配的合理的熱處理方案，則不是一件容易

2、的事。冷作模具材料目前我國(guó)常用的冷作模具鋼大致分為四大類：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金。尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、輕負(fù)荷的冷作模具通常用碳素工具鋼制作；模具壽命不高、尺寸大、形狀復(fù)雜；輕負(fù)荷的冷作模具一般用低合金工具鋼：尺寸大、形狀復(fù)雜；重負(fù)荷的冷作模具需采用中合金或高合金工具鋼；受沖擊負(fù)荷且模刃單薄的冷作模具一般選用高韌性模具鋼；尺寸精度要求高、壽命長(zhǎng)的模具則要選擇粉末高速鋼、硬質(zhì)合金等高檔材料。市場(chǎng)流通仍以傳統(tǒng)的老材料為主，新型的冷作模具鋼，如DS、GD、CH、LD、GM、ER5、65Nb、012Al、LM2、RM2等20幾個(gè)品牌應(yīng)用等不普遍！作為課題研究，要了解冷沖壓模具鋼的熱處理工

3、藝，應(yīng)選用成熟普遍的鋼種來實(shí)踐。關(guān)鍵詞：冷沖壓模具；模具材料：熱處理工藝。目 錄第一章 前言41.1 本課題內(nèi)容概述 51.2.1 課題研究的目的和意義51.2.2 課題的研究?jī)?nèi)容51.3 論文的組織結(jié)構(gòu)5第二章 實(shí)驗(yàn)方案52.1 原材料的選擇62.1.1 概述72.1.2 冷沖壓模具特點(diǎn)72.1.3 冷沖壓模具主要損壞形式7 2.1.4 沖頭材料的性能要求72.1.5 材料的選用72.2 加熱設(shè)備的選擇92.2.1 熱處理設(shè)備概論92.2.2 電阻爐的選擇92.3 本課題的研究方案 102.3.1 本課題研究過程總述102.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備102.3.3 實(shí)驗(yàn)材料102.3.4 實(shí)驗(yàn)步驟10

4、第三章 熱處理工藝113.1 原始組織113.2 9SiCr鋼淬火113.3 9SiCr鋼回火13第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析144.1 金相組織分析144.2 9SiCr鋼失效分析15第五章 結(jié)論15參考文獻(xiàn)16致 謝17 第一章 、前言1、 前言1.2 課題的研究目的和意義本課題主要研究冷沖壓模具沖頭熱處理工藝的的設(shè)計(jì)，即為了達(dá)到工件所要求的性能，而采取正確的熱處理工藝。常用的的熱處理工藝主要有正火，球化退火退火，淬火，回火。同一種材料，經(jīng)過不同的熱處理工藝可以獲得不同的性能和組織，且性能上會(huì)有較大的差別。本課題的目的在于了解各種熱處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，最終根據(jù)材料確定一個(gè)最適合的熱處理工藝。在了解熱

5、處理工藝的作用的前提下，利用其使原材料性能得到顯著提升。這對(duì)于我國(guó)冷作模具的改進(jìn)有重要意義，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用前途一片光明，所以搞好這樣的課題研究也是對(duì)社會(huì)的一種貢獻(xiàn)！1.2.1 本課題研究的內(nèi)容概述該課題主要內(nèi)容是擬采用直徑為50mm,長(zhǎng)50mm的棒狀9SiCr鋼試樣，進(jìn)行熱處理，然后打磨試樣，觀察金相組織。并結(jié)合硬度實(shí)驗(yàn)來獲取9SiCr鋼達(dá)到機(jī)械性能，物理性能，工藝性能等，從而得到最適宜的熱處理工藝的目的。本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：（1）原材料的選擇，主要根據(jù)冷作模具沖頭的性能要求選擇合適的原材料。（2）觀察原材料的組織，磨制金相，分析材料組織。（3）最終熱處理工藝。主要從原材料的

6、性能和相圖出發(fā)確定熱處理方法。（4）檢驗(yàn)試樣的性能，測(cè)試樣的硬度。（5）觀察熱處理后的組織，磨制金相，分析組織結(jié)。1.2.2論文的組織結(jié)構(gòu)第一章 前言部分，介紹了課題的研究目的和意義，確定了課題的研究?jī)?nèi)容。第二章 試驗(yàn)方案。第三章 熱處理工藝。第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。第五章 結(jié)論。 第二章、實(shí)驗(yàn)方案本試驗(yàn)的內(nèi)容包括原材料選擇、金相制樣、熱處理過程的試驗(yàn)方案和研究方法，以及試樣的性能測(cè)試和組織分析手段。熱處理過程是試驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，直接影響到最終結(jié)果的好壞。主要包括以下幾個(gè)部分：（1）原材料的選擇，主要是根據(jù)螺栓的性能要求選擇合適的原材料。（2）觀察原材料的組織，磨制金相，分析材料組織。（3）最終熱

7、處理工藝。主要從原材料的性能和相圖出發(fā)確定熱處理方法。（4）檢驗(yàn)試樣的性能，測(cè)試樣的硬度。 （5）觀察熱處理后的組織，磨制金相，分析組織結(jié)構(gòu)。2模具選材2.l模具選材的意義隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和材料加工新技術(shù)新方法的不斷采用，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)成型模具的數(shù)量和質(zhì)量也在增加，模具材料的正確選擇與合理使用己經(jīng)制約商精度、長(zhǎng)壽命、商效率模具制造的瓶頸之一。目前國(guó)內(nèi)外通常按用途將模具材料分為三大類：冷作模具材料、熱作模具材料和塑料成型模具材料。目前，這蘭大類模具材料仍以黑色金屬及其合金為主。 合理的選擇模具材料具有重要意義，首先，由模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用決定；其次，合理選材也是保證模具

8、壽命、提商材料利用率的基本要求之一。模具材料的選擇是指：針對(duì)其體的模具零件。在相應(yīng)的模其材料中選擇出一、兩個(gè)較為理想或合適的材料的過程。一般說來，模具零件的選材要求所選材料滿足： (1)使用性能足夠根據(jù)工作條件，失效形式、壽命要求、可靠性的高低等提出材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等使用性能要求，其中應(yīng)考慮尺寸效應(yīng)及主要的、關(guān)鏈的性能指標(biāo)。 (2)工藝性能良好跟據(jù)制造工藝程及方法不同，保證所選材料具有良好的工藝性能，首先是能將模具零件制造出來。 （3)供成上能保證所選材料應(yīng)考慮地方資源與市場(chǎng)供應(yīng)情況，盡量少用進(jìn)口材料，并且品材規(guī)格應(yīng)盡鬟少而集中，以便于采購(gòu)和管理。(4) 經(jīng)濟(jì)往合理要求所選材料，生

9、產(chǎn)過程簡(jiǎn)單、成晶率高、成本低。也就是業(yè)界提出的“滿足制品要求，發(fā)揮樹料潛力，經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理”原則。2.1.1概述9SiCr鋼是低合金刃具用鋼，但也常常制作冷作模具零件，效果很好。它比鉻鋼（Cr2或9Cr2）有更高的淬透性和淬硬性并且有較高的回火穩(wěn)定性。適合分級(jí)淬火或等溫淬火。2.1.2 冷沖壓模具的特點(diǎn)對(duì)于沖壓模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。2.1.3 冷沖壓模具主要損壞形式?jīng)_頭是冷沖壓模具中主要的受力零件，它在工作過程中受載情況和主要損壞形式，主要有以下兩種類型：（1）受沖擊載荷：沖頭在

10、沖孔時(shí)，與板材直接撞擊，會(huì)導(dǎo)致沖頭表面發(fā)生變形或壓潰。（2）受彎曲載荷：如遇到形狀不平的板材，沖頭在沖擊時(shí)，心部由于承受彎曲載荷，容易發(fā)生斷裂等失效。2.1.4 冷沖壓模具材料的性能和組織要求為了獲得優(yōu)異的強(qiáng)韌性和耐磨性，要求冷作模具鋼和模具組織具備下列特點(diǎn)：（1） 要求淬火-回火后的組織中有一定數(shù)量的剩余碳化物，分布要均勻，形態(tài)要圓整，尺寸要細(xì)小。（2） 馬氏體針要均勻，細(xì)小，要提高馬氏體中板條馬氏體的份額。（3） 對(duì)于萊氏體鋼，改善共晶碳化物形態(tài)、粒度、分布，是提高其強(qiáng)人性的關(guān)鍵。2.1.5 材料的選用2.1.5.1沖裁模具材料的選用及熱處理要求 選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量，若批

11、量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料；還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì)，不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對(duì)于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性 的劣優(yōu)依次 為碳素工具鋼 合金工具鋼 基體鋼 高碳高鉻鋼 高速鋼 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金。 此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對(duì)模具材料選擇的影響。 1） .厚板沖裁模厚板沖裁模承受的沖壓力高于薄板沖模，為重載沖裁模，易磨損、崩 刃 和斷裂，所以要求模具材料應(yīng)具有高的耐磨性和強(qiáng)韌性。 傳統(tǒng)模具用鋼傳統(tǒng)的重載

12、沖裁模具鋼種主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、 W6Mo5 Cr4V2 等。 其中 T8A 為碳素工具鋼，雖然淬透性、韌性比 T10A 鋼有所改善，但易殘存網(wǎng)狀碳化物、熱硬性差，只能用于工件批量較小的中厚沖裁模。 T8A 工具鋼的熱處理工藝為： 790820 水或油 淬， 160180 回火，硬度 5861HRC 。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2為高速工具鋼，具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性，但韌性較低，工作時(shí)有可能產(chǎn)生崩 刃或斷裂，而且價(jià)格較貴。建議采用低溫淬火、快速加溫淬火等工藝措施來改善其韌性。對(duì)于工件批量較大的厚板沖裁模，可以用W18Cr4V、 W6Mo

13、5Cr4V2鋼做 凸 模，Cr12MoV 鋼做凹模 。 W18Cr4V 鋼的推薦熱處理工藝： 12201250 淬火； 550570 回火 3 次。 W6Mo5Cr4V2 鋼的推薦熱處理工藝： 11601200 淬火 ： 550570 回火 3 次。 9SiCr合金工具鋼可用于制造形狀復(fù)雜、變形小、耐磨性高、低速切削的工具，如鉆頭、螺紋工具、鉸刀、板牙、絲錐、搓絲板和滾絲輪等。（塑料模具鋼時(shí)，可用于頂出桿，制造尺寸家大，形狀復(fù)雜和精度要求高的塑料膜。1）鍛后退火：790-810（100/h）保溫，冷至600（30/h）出爐空冷，HB200-240。等溫退火與上述溫度相同，在冷至720時(shí)等溫一段

14、時(shí)間后出爐空冷。（2）正火：900-920保溫，空冷,HB320-410。（3）調(diào)質(zhì)：880-900油淬，回火680-700空冷或爐冷,HB200-240。850875 淬火 硬度 6364HRC：180-200回火HRC60-62 避免回火脆。2.2加熱設(shè)備的選擇2.2.1 熱處理設(shè)備概論在機(jī)械制造過程中熱處理占重要地位，它對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高機(jī)器工作效能和延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命都起著重要的作用，任何一種熱處理工藝，只有通過相應(yīng)的設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。目前，熱處理設(shè)備的種類已十分繁多，根據(jù)它們?cè)跓崽幚砩a(chǎn)過程中所完成的任務(wù)，通常將熱處理設(shè)備分為主要設(shè)備和輔助設(shè)備兩大類。威力增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件

15、，推行流水生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)，又組合成了許多綜合熱處理設(shè)備熱處理聯(lián)合機(jī)。主要設(shè)備是完成主要熱處理工序所用的設(shè)備，包括加熱設(shè)備和冷卻設(shè)備。這類設(shè)備對(duì)熱處理效果和產(chǎn)品質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，兩者之間又以加熱設(shè)備為主要，包括各種熱處理爐和加熱設(shè)備。輔助設(shè)備是完成各種輔助工序及主要工序中的輔助動(dòng)作所用的設(shè)備及各種工夾具。主要包括清洗設(shè)備、校正設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備、控制氣氛設(shè)備及各種工夾具等。熱處理爐是最主要的熱處理設(shè)備。為了便于選擇使用和分析比較，常依一下幾種特征進(jìn)行分類：（1）按熱能來源分類：電阻爐、燃燒爐。（2）按工作溫度分類：低溫爐（650）、中溫爐（6501000）、高溫爐（>1000）。（3

16、）按爐膛介質(zhì)分類：自然介質(zhì)爐、浴爐、可控氣氛爐、真空爐。（4）按作業(yè)規(guī)程分類：周期作業(yè)爐、連續(xù)作業(yè)爐。2.2.2 電阻爐的選擇熱處理電阻爐的基本工作原理，是電流通過電熱元件是由于電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱能，借輻射或?qū)α髯饔茫瑢崃總髦良訜峁ぜ砻?，使工件加熱。熱處理電阻爐又可分為箱式電阻爐和井式電阻爐。熱處理燃燒爐的基本工作原理：是通過燃料在燃燒室燃燒后，進(jìn)入爐膛內(nèi)，借輻射、對(duì)流或傳導(dǎo)的作用加熱工件。熱處理燃燒爐可分為：固體燃燒爐、液體燃燒爐和氣體燃燒爐。熱處理電阻爐與燃料爐相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、操作方便、爐溫分布均勻以及溫度控制準(zhǔn)確等特點(diǎn)，在熱處理生產(chǎn)上得到了十分廣泛的應(yīng)用。因此選用電阻爐

17、，又因?yàn)榧訜嵝⌒土慵?，所以最終選用中溫箱式電阻爐作為此次的熱處理設(shè)備。2.3本課題的研究方案2.3.1 本課題研究過程總述該課題主要內(nèi)容是擬采用直徑為50mm,長(zhǎng)50mm的棒狀9SiCr鋼試樣，進(jìn)行熱處理，然后打磨試樣，觀察金相組織。并結(jié)合硬度實(shí)驗(yàn)來獲取9SiCr鋼達(dá)到機(jī)械性能，物理性能，工藝性能等，從而得到最適宜的熱處理工藝的目的。2.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備中溫箱式電阻爐、砂紙（粗細(xì)總共4種）、玻璃、砂輪機(jī)、拋光機(jī)、金相顯微鏡、吹風(fēng)機(jī)、洛氏硬度機(jī)。2.3.3 實(shí)驗(yàn)材料50*50mm的9SiCr鋼試樣、油、4%的硝酸酒精溶液、三氧化二鉻、細(xì)鐵絲、無水乙醇。2.3.4 實(shí)驗(yàn)步驟（1）觀察試樣原組織。將

18、試樣在砂輪機(jī)上磨倒角，然后金相制樣，觀察金相，得到試樣金相組織形貌圖，測(cè)硬度。（2）將試樣在800預(yù)熱5min。（3）將試樣在950保溫后淬火，然后油冷。磨制金相，觀察金相，得到試樣金相組織形貌圖，測(cè)硬度。（4）將淬火后的工件進(jìn)行低溫回火處理（180-200），金相制樣，觀察金相組織，得到試樣金相組織形貌圖，測(cè)硬度。 第三章 、熱處理工藝3.1 原始組織 9SiCr 鋼試樣的市場(chǎng)供應(yīng)狀態(tài)為熱軋狀態(tài)，就相當(dāng)于9SiCr鋼的退火處理。將該試樣在砂輪機(jī)和砂紙上進(jìn)行打磨，根據(jù)砂紙粒度的不同從粗到細(xì)依次打磨，打磨的時(shí)候用力要均勻，換砂紙的標(biāo)準(zhǔn)是試樣上的劃痕全為一個(gè)方向，試樣在砂紙上打磨好后，在拋光機(jī)上拋

19、光，拋光完成后用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，觀察組織。所得到的室溫金相組織形貌圖如圖2-1所示。 圖2-1 退火態(tài)9sicr金相組織圖 試樣：9sicr鋼 ；狀態(tài)：退火狀態(tài)；放大倍數(shù)：500倍；腐蝕劑：4%硝酸酒精； 組織：粒狀珠光體+滲碳體； 硬度：229HBS；3.2 9SiCr鋼的等溫淬火 鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）+殘余奧氏體+剩余碳化物，轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。鋼的淬火是熱處理工藝中最重要的也是最普遍的工序。淬火可以大幅

20、度提高鋼的強(qiáng)度與硬度，淬火后為了消除淬火鋼的殘余內(nèi)應(yīng)力，得到不同強(qiáng)度、硬度與韌度的配合，需要配以不同溫度的回火，所以淬火和回火是不可分割的、緊密聯(lián)系的兩種熱處理工藝。下面主要討論鋼的淬火情況：淬火溫度：9SiCr鋼為過共析鋼，淬火溫度應(yīng)該為Accm+（50100），最終取加熱溫度為870。淬火加熱時(shí)間：根據(jù)淬火加熱時(shí)間經(jīng)驗(yàn)公式可得=*D（單位為分鐘）。為加熱系數(shù)，試樣為碳鋼，在8001000箱式爐中加熱，直徑小于50mm，所以取1.01.2。為裝爐量修正系數(shù)，根據(jù)裝爐量取1.0。D為工件的有效厚度，圓柱體試樣的有效厚度取工件直徑， 所以D取8mm。綜上所述=*D=1.2*1.0*8=9.6分鐘

21、10分鐘。淬火介質(zhì)：冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它關(guān)系到淬火質(zhì)量的好壞，同時(shí)冷卻也是淬火當(dāng)中最容易出問題的的一道工序。淬火技術(shù)的高低，主要以冷卻操作的優(yōu)劣來體現(xiàn)。一般的淬火都需要快速冷卻?？焖倮鋮s是為了防止過冷奧氏體在Ms點(diǎn)以上發(fā)生任何分解。根據(jù)連續(xù)冷卻C曲線可知，過冷奧氏體在大約650400之間分解最快，因此，只需要在這一溫度區(qū)間內(nèi)快冷，而在這以上和以下的溫度區(qū)間內(nèi)，并不要求快冷。在Ms點(diǎn)以下反而希望冷卻緩慢些，以防止淬火變形和開裂。所以，鋼在淬火時(shí)，最理想的冷卻方式，就是對(duì)冷卻介質(zhì)的要求。根據(jù)淬火介質(zhì)的冷卻特性，可分為兩大類：第一類、各種水質(zhì)淬火劑和油質(zhì)淬火劑；冷卻曲線是先慢后快又變慢。第二類、

22、各種低溫鹽浴、堿浴、金屬浴等；當(dāng)工件淬入這類介質(zhì)后，由于工件和介質(zhì)間溫差很大，很快達(dá)到最高的冷卻速度，而隨著溫差的減小，冷卻速度及迅速減小。由9SiCr鋼的性能特征可知：9SiCr鋼強(qiáng)度較高，韌性較好；水淬是且有裂紋形成傾向。水淬和油淬相比：油的冷卻能力比水小，但有的冷卻特性比水好的多。所以最終選擇油做淬火介質(zhì)。淬火方式：鋼的淬火方式有4種，單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火等，選擇等溫淬火。將熱處理爐加熱到870，把試樣放入爐中加熱，在170300保溫30分鐘，取出油淬。再對(duì)淬完火的試樣，經(jīng)打磨、拋光，并用4%的硝酸酒精腐蝕，觀察組織。所得到的室溫金相組織形貌圖如圖2-2所示。 9SiC

23、r鋼870的淬火金相組織試樣：9SiCr鋼狀態(tài)：870淬火狀態(tài)放大倍數(shù)：500倍冷卻介質(zhì)：油腐蝕劑：4%硝酸酒精加熱設(shè)備：中溫箱式電阻爐組織：下貝氏體+馬氏體+殘余奧氏體+剩余碳化物硬度：6364HRC說明：白色塊狀物為馬氏體，下貝氏體呈黑色針狀或竹葉狀 ，伴大塊的黑色的為殘余奧氏體，及下貝氏體彌散的碳化物。3.3 9SiCr鋼的回火將淬火后的工件加熱到低于（A1）臨界溫度的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s方式冷至室溫的工藝，即為回火?；鼗鹗蔷o接淬火的一道熱處理工序。除某些特殊情況外，鋼在淬火以后都要進(jìn)行回火。回火決定著鋼在使用狀態(tài)的組織和性能，因此，回火是很關(guān)鍵的工序。回火不足還可以

24、再次回火，但一旦回火過度，就使前功盡棄，必須重新淬火才可以。 回火過程有：低溫回火、中溫回火、高溫回火，根據(jù)9SiCr要得到的組織：粒狀（碳化物+回火馬氏體+殘余奧氏體），所以選擇低溫回火（180200）?；鼗饻囟龋旱蜏鼗鼗?，溫度范圍為180200之間，最終確定200回火?；鼗饡r(shí)間：根據(jù)回火保溫時(shí)間參數(shù)表，回火類型為低溫回火，加熱爐為空氣爐，工件有效厚度<25mm，所以最終選擇保溫時(shí)間=50分鐘。回火冷卻：選擇空冷。將熱處理爐加熱到200，把試樣放入爐中，保溫60分鐘，取出空冷。對(duì)試樣打磨、拋光，并用4%的硝酸酒精腐蝕，觀察組織。得金相組織圖23： 9SiCr鋼在200回火金相組織圖試樣

25、：9SiCr鋼狀態(tài)：200低溫回火放大倍數(shù)：500倍冷卻介質(zhì)：空氣加熱設(shè)備：高溫電阻爐腐蝕劑：4%硝酸酒精組織：粒狀（碳化物+回火馬氏體+殘余奧氏體）硬度：60HRC第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析主要有：不同熱處理方式所得到的組織和失效形式分析。4.1 金相組織分析9SiCr鋼正常加熱溫度一般在850875,在Ms點(diǎn)170左右，中溫轉(zhuǎn)變比較穩(wěn)定。因此，可以油冷淬火，也可以分級(jí)淬火或等溫淬火，以減少淬火變形和開裂，淬火硬度可以達(dá)到6364HRC。如果淬火溫度過低，黑區(qū)面積大，以隱針板條馬氏體為主。但黑區(qū)不如GCr15鋼清晰，馬氏體針長(zhǎng)按ZBJ3600387工具熱處理金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按圖對(duì)比，來確

26、定馬氏體針長(zhǎng)的等級(jí)和晶粒度等級(jí)，此時(shí)的馬氏體針長(zhǎng)小于1級(jí)，晶粒度為10級(jí)。為了得到其貝氏體體積分?jǐn)?shù)為30%，我們選擇870等溫淬火，組織為中白區(qū)較大，有細(xì)小馬氏體，馬氏體針長(zhǎng)為3幾晶粒度為8級(jí)，硬度為65HRC，淬火溫度達(dá)到極限。當(dāng)加熱溫度達(dá)到900時(shí)，淬火組織為過熱組織，組織全為針狀馬氏體，馬氏體針長(zhǎng)大于4級(jí)，殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)達(dá)到10%左右，剩余碳化物已很少，晶粒度達(dá)到67級(jí)。9SiCr鋼回火溫度一般選擇180400，其中210275之間有回火脆性，850870加熱油冷淬火、170200之間回火，抗拉強(qiáng)度有極大值，可達(dá)到2640MPa。若回火溫度在225附近回火，則析出的細(xì)小碳化物開始不均

27、勻集聚，致使力學(xué)性能全面下降。4.2失效分析 （1）表面脫碳 9SiCr鋼有脫碳敏感性。當(dāng)表面脫碳到碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60.8%時(shí)，脫碳層高倍組織中，還可以看到剩余碳化物，但數(shù)量比正常組織少。當(dāng)表面脫碳到碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40.6%時(shí)，淬火后的黑白區(qū)組織變成交叉分布的針狀馬氏體組織，所以在鑒定表面是否脫碳時(shí)，必須把表面針狀特征顯現(xiàn)出來，不能只根據(jù)色彩變化來下結(jié)論。 （2）碳化物偏析 9SiCr鋼中的碳化物分布一般比較均勻、細(xì)小的，但是如果冶金質(zhì)量太差，也有可能出現(xiàn)例外情況。如模具在840度加熱，油冷淬火、200度回火，模具在熱處理過程中開裂，斷口呈氧化色。查因?yàn)椋恍牟刻蓟锍拭黠@的帶狀偏析，并

28、有大塊碳化物液析。 第五章 結(jié)論 結(jié)論：本次實(shí)驗(yàn)通過對(duì)9SiCr鋼進(jìn)行不同的熱處理，得到了不同的組織，性能也有很大差異。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)熱處理方面的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，并結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)出了一套可行的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)過程中我盡量完全按照實(shí)驗(yàn)方案操作，以便獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在操作過程中通過不斷的嘗試我也發(fā)現(xiàn)了很多問題。在氧化介質(zhì)中，鋼進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱，表面就會(huì)脫碳，表面上全由單一的鐵素體組成。工件在熱處理過程中脫碳是重要缺陷之一，要觀察組織需將脫碳層去掉。鋼在加熱時(shí)形成粗大奧氏體晶粒的現(xiàn)象為過熱。過熱的鋼淬火得到粗大的馬氏體組織，淬火時(shí)易造成工件變形，甚至開裂，而且沖擊韌性也低。過熱的鋼一

29、般可以采取用重新加熱的方法來補(bǔ)救。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行熱處理時(shí)，注意冷卻的及時(shí)性，冷去速回對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響。在磨金相是，不同的砂紙型號(hào)打磨時(shí)用力的程度是不同的，以免產(chǎn)生劃痕。拋光也不能用太大勁，腐蝕要注意腐蝕速度，腐蝕嚴(yán)重或腐蝕太輕都無法觀察金相組織，要嚴(yán)格控制腐蝕程度。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)也不是很容易成功，會(huì)有很多因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，盡量做得仔細(xì)會(huì)避免很多錯(cuò)誤。在今后的學(xué)習(xí)中，我將加強(qiáng)自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，以實(shí)驗(yàn)這種更直觀的方式去深入研究金屬材料，以使自己成為一名專業(yè)知識(shí)過硬的材料學(xué)子。 參考文獻(xiàn)【1】蔡美良主編，新編工模具鋼金相熱處理M機(jī)械工業(yè)出版社【2】中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理專業(yè)學(xué)會(huì)熱處理手冊(cè)編委會(huì)編，熱處理手冊(cè)第2版第二卷典型零件的熱處理M，機(jī)械工業(yè)出版社，1991年【3】熱處理設(shè)備及設(shè)計(jì)編寫組，熱處理設(shè)備及設(shè)計(jì)M， 山東人民出版社，1977年【4】夏立芳編，金屬熱處理工藝學(xué)修訂版M，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008年【5】張玉庭主編，熱處理技師手冊(cè)M，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年【6】范逸明主編，簡(jiǎn)明金屬熱處理工手冊(cè)M，國(guó)防工業(yè)出版社，2006年【7】工具熱處理金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 人民教育出版社【8】陳惠芬, 金屬學(xué)與熱處理M,冶金工業(yè)出版社 2009.2【9】胡光立，謝希文, 鋼的熱處理（原理和工藝）M,