W18Cr4V擠壓桿熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、律嬉*1久羊機(jī)械工程學(xué)院*ICollegeofMecfianicalEngineerirgYanzrtoiiUniversity熱處理工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱：金屬熱處理工藝學(xué)設(shè)計(jì)題目：擠壓桿熱處理工藝的設(shè)計(jì)院系：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：材料成型及控制工程0801學(xué)號(hào)：08110412學(xué)生姓名：吳欣桐設(shè)計(jì)題目擠壓桿熱處理工藝的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名吳欣桐院系專業(yè)機(jī)械工程學(xué)院材料指導(dǎo)教師：黃新熱處理工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)要求：相變點(diǎn)的確定熱處理工藝參數(shù)的制定熱處理設(shè)備的選擇組織特點(diǎn)和性能的分析夾具的設(shè)計(jì)或選用工藝卡片填寫學(xué)生應(yīng)完成的工作：進(jìn)行零件的加工路線中有關(guān)熱處理工序和熱處理輔助工序的設(shè)計(jì)。根據(jù)零件的技術(shù)

2、要求，選定能實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求的熱處理方法，制定工藝參數(shù)，畫(huà)出熱處理工藝曲線圖，選擇設(shè)備，設(shè)計(jì)或選定裝夾具，作出熱處理工藝卡。最后，寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)中要求對(duì)各種熱處理工序的工藝參數(shù)的選擇依據(jù)和各種熱處理后的顯微組織作出說(shuō)明。推薦參考文獻(xiàn)閱讀：1熱處理工程師手冊(cè)，樊東黎主編，機(jī)械工業(yè)出版社；2熱處理技師手冊(cè)，張玉庭主編，機(jī)械工業(yè)出版社；3熱處理手冊(cè)（共4卷），中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì)，機(jī)械工業(yè)出版社；4熱處理實(shí)用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)，葉衛(wèi)平主編，機(jī)械工業(yè)出版社；5金屬熱處理工藝學(xué)，夏立芳，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社；6熱處理常見(jiàn)缺陷分析與對(duì)策，王忠誠(chéng)主編，化學(xué)工業(yè)出版社；任務(wù)下達(dá)日期：2任務(wù)完成日期：2答辯

3、日期：011年011年1月9日1月15日指導(dǎo)教師：黃新學(xué)生簽名目錄熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的目的4零件的技術(shù)要求及選材4TOC o 1-5 h z2.1技術(shù)要求42.2材料的選擇52.3化學(xué)成分及合金元素的作用5熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟73.1相變點(diǎn)的確定73.2熱處理工藝8 HYPERLINK l bookmark163.2.1工藝流程83.2.2熱處理工藝參數(shù)的制定93.2.3所選熱處理工藝的目的113.2.4熱處理工藝卡片填寫133.2.5操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)133.3熱處理設(shè)備的選擇143.4夾具的設(shè)計(jì)或選用以及零件的擺布163.5組織特點(diǎn)和性能的分析174收獲和體會(huì)255參考文獻(xiàn)26

4、6附表1熱處理工藝卡271熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的目的熱處理工藝課程設(shè)計(jì)是高等學(xué)校金屬材料工程專業(yè)一次專業(yè)課設(shè)計(jì)練習(xí)，是熱處理原理與工藝課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)熱處理課程的知識(shí)去解決工程問(wèn)題的能力，并使其所學(xué)知識(shí)得到鞏固和發(fā)展。（2）學(xué)習(xí)熱處理工藝設(shè)計(jì)的一般方法、熱處理設(shè)備選用和夾具設(shè)計(jì)等。（3）進(jìn)行熱處理設(shè)計(jì)的基本技能訓(xùn)練，如計(jì)算、零件繪圖和學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。因此，本課程設(shè)計(jì)要求我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決生產(chǎn)實(shí)踐中的熱處理工藝制定問(wèn)題，包括工藝設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如設(shè)備的選用夾具的設(shè)計(jì)等。要求我們?cè)O(shè)計(jì)工藝流程，這需要翻查大量的文獻(xiàn)典籍如何靈活使用

5、資料、手冊(cè)，怎樣高效查找所需信息，以及手冊(cè)的查找規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等，均不是一蹴而就的事情，需要我們?cè)趯?shí)踐中體會(huì)并不斷地總結(jié)，才能不斷進(jìn)步。材料熱處理工藝課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)材料專業(yè)學(xué)生在熱處理原理方面能力的重要環(huán)節(jié)，紙上談兵是經(jīng)不起考驗(yàn)的，扎實(shí)的理論唯有通過(guò)實(shí)踐才能夠證明，且科學(xué)的實(shí)踐能夠有效鞏固甚至發(fā)展原有的理論，因此，本課程設(shè)計(jì)通過(guò)給出20余種不同牌號(hào)的材料，要求學(xué)生以個(gè)人（允許討論）或組隊(duì)的方式完成熱處理工藝的設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生鞏固已學(xué)熱處理知識(shí)、學(xué)習(xí)使用工具書(shū)、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等是大有裨益的2零件的技術(shù)要求及選材2.1技術(shù)要求冷擠壓是精密塑性體積成形技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯

6、放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬?gòu)哪Ｇ恢袛D出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。顯然，冷擠壓加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成形零件的。冷擠壓技術(shù)是一種高精、高效、優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，較多應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)中。與熱鍛、溫鍛工藝相比，可以節(jié)材，節(jié)能而且能夠提高鍛件質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境。目前，冷擠壓技術(shù)已在緊固件、機(jī)械、儀表、電器、輕工、宇航、船舶、軍工等工業(yè)部門中得到較為廣泛的應(yīng)用，已成為金屬塑性體積成形技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。2.2材料的選擇本課程設(shè)計(jì)所要求的擠壓桿為重載冷擠壓模的凸模，擠壓模主要用于材料體成形

7、，工作應(yīng)力大，鋼件承受的擠壓力為：a材料在型腔中劇烈變形同時(shí)產(chǎn)生熱量，模具在反復(fù)的應(yīng)力和溫度約C環(huán)境中工作。擠壓桿是冷作模具的凸模部分，工作時(shí)主要承受著拉壓、沖擊、疲勞、摩擦等多種機(jī)械力的作用，使模具發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、咬合、啃傷、軟化等現(xiàn)象而失效。因此，擠壓桿作為冷作模具應(yīng)具備高的變形抗力、斷裂抗力、耐磨損、抗疲勞、不咬合等能力。因此凸模選用高速鋼，工作硬度可達(dá)以上。在鋼中碳化物分布的均勻性較差，并易產(chǎn)生粗大角狀碳化物顆粒，鋼的韌性和塑形也較差。該鋼不適宜用來(lái)生產(chǎn)大斷面鋼材也不宜進(jìn)行冷軋或冷拔加工，因?yàn)榇执蠼菭钐蓟镆自诶浼庸み^(guò)程中使鋼開(kāi)裂產(chǎn)生微裂紋，從而使鋼的性能變差。鋼可用于制造各種切

8、削工具，例如車刀、刨刀、銑刀、鉸刀、拉刀、滾刀、插齒刀、鋸條、絲錐、板牙和鉆頭等，不適宜制造大截面和熱塑性成形刀具。此外，鋼還用于制造高溫軸承、模具和耐磨機(jī)零件等。2.3化學(xué)成分及合金元素的作用為常用的鎢系高速鋼的一種，屬于萊氏體鋼，是高速鋼應(yīng)用最長(zhǎng)久的一種。和其它高速鋼一樣，常被稱為“白鋼”、“鋒鋼”或“風(fēng)鋼”（空冷即可淬火）。鋼化學(xué)成分（）鋼號(hào)CSiMnCrW18Cr4V0.700.800.200.400.100.403.804.40MoWVP,SW0.3017.5019.001.001.40W0.030鋼的熱導(dǎo)率溫度C20200500700900九/WmiK-i27.2125.9625.

9、9625.1225.12鋼的熱導(dǎo)率比碳含量相同的鑄鋼低溫時(shí)熱導(dǎo)率小很多，高溫時(shí)略小。W18Cr4V所含元素的作用：碳主要與鉻、鎢、鉬和釩（碳化物的形成元素）等形成碳化物以提高硬度、耐磨性及紅硬性。鎢是提高紅硬性的主要元素，它在鋼中形成碳化物。加熱時(shí)一部分碳化物溶入奧氏體，淬火后形成含有大量鎢及其他合金元素、有很高回火穩(wěn)定性的馬氏體。在回火時(shí)，一部分鎢以碳化物的形式彌散析出，造成二次硬化。在加熱時(shí)，未溶的碳化物則起到阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用。鉻鉻的碳化物（6在淬火加熱時(shí)幾乎全部溶于奧氏體,從而提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性和鋼的淬透性，同時(shí)還能提高鋼的抗氧化脫碳和抗腐蝕能力。釩能顯著地提高高速鋼的紅硬性

10、、硬度及耐磨性。釩形成的碳化物在加熱時(shí)，部分溶入奧氏體，回火時(shí)以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)彌散析出，造成二次硬化而提高鋼的紅硬性。鈷也能顯著提高鋼的紅硬性及硬度。3熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟3.1相變點(diǎn)的確定600項(xiàng)目溫度C高速鋼屬于高合金萊氏體鋼,始鍛終鍛其相圖較復(fù)hh*I退火溫度碩）龍雜。由上示:(H1)3.2熱處理工藝3.2.1工藝流程用制作擠壓桿的工藝流程為:淬火及回火示意圖：1260820加550級(jí)作擠壓桿的最終熱處理采用分級(jí)淬火三次回火的工藝，在淬火加熱600過(guò)程中采用二次預(yù)熱，溫度分別為c和q,230c；在淬火冷卻過(guò)程中采用二級(jí)分淬，溫奧氏體化溫度定分別取=q）和時(shí)間為。高i2-cw最后采用

11、-1“q三次回火的工藝，每次回火淪鋼淬火溫度的選擇依據(jù)：奧氏體晶粒度控制在因?yàn)樗鼤?huì)使鋼的韌性急劇下降。級(jí)；細(xì)小碳化物盡可能多的溶解。一般不選擇過(guò)熱溫度淬火,球化退火為往復(fù)球化退火，去應(yīng)力退火是為了去除由于粗加工所.T藝流.引起的及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力（但不引起組織的變化）而進(jìn)行的退火，由于材料成分、加工方法、內(nèi)應(yīng)力大小及分布的不同，以及去除程度的不同，去應(yīng)力退火的加熱溫度范圍很寬，應(yīng)根據(jù)具體情況決定，例如：對(duì)于高速鋼制作的模具，在粗加工及半精加工之間，淬火之前，常進(jìn)行C、的去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火后,均應(yīng)緩慢冷卻，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。球化退火、去應(yīng)力退火、回火等工藝過(guò)程中均需使用煤油作為保護(hù)氣，以

12、防止工件被氧化。3.2.2熱處理工藝參數(shù)的制定根據(jù)時(shí)間計(jì)算公式TxX【其中裝爐修正系數(shù)，工件有效厚度（），由鋼種決定的加熱系數(shù)（）】，以及經(jīng)驗(yàn)公式等，查找資料，將工藝參數(shù)制表如下：熱處理工藝參數(shù)表工藝溫度/C時(shí)間/saKD加熱加熱+保溫球化退火加熱8603h保溫740去應(yīng)力退火6504h烘干預(yù)熱5500.41.3257801560二級(jí)預(yù)熱8200.351.325682.51365奧氏體化12600.181.325351351一級(jí)預(yù)冷6000.41.325780780二級(jí)預(yù)冷230600空冷20空冷至20C三次回火560每次1h注：球化退火，去應(yīng)力退火，一級(jí)預(yù)熱，二級(jí)預(yù)熱、奧氏體化加熱和回火均采用