零件選材及其熱處理工藝模板

零件選材及其熱處理工藝一、機(jī)床主軸1、工作條件及失效形式主軸是機(jī)床主軸部件關(guān)鍵零件之一，關(guān)鍵起支承傳動件和傳輸轉(zhuǎn)矩作用，其工作條件為：（1）承受交變載荷、交變彎曲載荷或拉—壓載荷。（2）局部（軸頸、花鍵等處）承受摩擦和磨損。（3）特殊條件下受高溫或介質(zhì)作用。主軸失效形式關(guān)鍵是疲憊斷裂和軸頸處磨損，有時也發(fā)生沖擊過載斷裂，部分情況下發(fā)生塑性變形或腐蝕失效。2、性能要求：（1）因為機(jī)床主運(yùn)動由其提供，主軸工作時運(yùn)動精度對工件加工質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響，所以必需確保主軸工作時含有很高運(yùn)動精度。（2）高疲憊強(qiáng)度，以防軸疲憊斷裂。（3）優(yōu)良綜協(xié)力學(xué)性能，即較高屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、較高韌性，以防塑性變形及過載或沖擊載荷作用下折斷和扭斷。（4）局部承受摩擦部位含有高硬度和耐磨性，以防磨損失效。（5）在特殊條件下工作時應(yīng)含有特殊性能，如蠕變抗力、耐腐蝕性等。3、主軸選材和熱處理不一樣工作要求機(jī)床主軸，其性能要求是不一樣，加工工藝也是有差異，所以選擇材料及對應(yīng)熱處理工藝也會不一樣．3.1一般機(jī)床主軸選材和熱處理工藝一般機(jī)床往往用于通常精度要求工件加工．機(jī)床主軸通常采取滾動軸承支承，直接影響主軸回轉(zhuǎn)工作精度軸頸沒有直接運(yùn)動磨損．所以，針對主軸工作時承受交變載荷受力特征，通常選擇綜合機(jī)械性能很好材料．同時，作為提供機(jī)床主運(yùn)動基準(zhǔn)件，主軸幾何質(zhì)量好壞直接影響機(jī)床主運(yùn)動精度，所以通常對一般機(jī)床主軸關(guān)鍵表面幾何質(zhì)量提出下列要求?：1)軸頸直徑精度為IT6，圓度、圓柱度應(yīng)限制在直徑公差之內(nèi)；2)配合軸頸(裝配傳動件軸頸)相對支承軸頸(裝配軸承軸頸)徑向圓跳動為0．01～0．03mm，端面圓跳動為0.005～0.010mm；3)支承軸頸表面粗糙度為Ra0．63～0．16μm，配合軸頸為Ra2.5—0.63μm．從幾何精度要求和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，主軸加工通常采取車削基礎(chǔ)上磨削工藝來實現(xiàn)，可見，主軸用材必需同時含有良好車削工藝性和磨削工藝性．3.1.1主軸選材依據(jù)主軸工作環(huán)境和工作要求，一般機(jī)床主軸材料通常選擇下列3類：1)中碳結(jié)構(gòu)鋼：常見牌號45，50，55結(jié)構(gòu)鋼；2)中碳合金鋼：常見牌號40Cr，50Cr合金鋼；3)錳鋼：常見牌號65Mn合金鋼．3.1.2熱處理工藝通常首先采取整體表面淬火或整體調(diào)質(zhì)后主軸頭部內(nèi)外錐、主軸頸及花鍵表面淬火，然后進(jìn)行低溫回火常規(guī)熱處理工藝依據(jù)需要，硬度通?？煽刂圃?2—47HRC，45—50HRC或48—53HRC等3種狀態(tài)．在工程實際中，有時為得到很好耐磨性，應(yīng)提升表面硬度，通常選擇含碳量較高50。，55，50Cr，65Mn等結(jié)構(gòu)鋼，其淬火后低溫回火硬度可達(dá)52—57HRC。3.2精密機(jī)床主軸選材及熱處理工藝在精密機(jī)床上加工工件精度要求很高，所以精密機(jī)床主軸工作精度要求就更高．為提升機(jī)床使用效率和降低使用成本，同時要求主軸工作精度含有持久保持性，所以，在進(jìn)行主軸支承設(shè)計時，常采取定心精度很高動壓、靜壓或動靜壓滑動軸承支承．從理論上分析，靜壓軸承支承時主軸頸和軸瓦是不接觸，動壓軸承支承時主軸頸僅在開啟階段和軸瓦接觸，所以其支承方法極有利于主軸回轉(zhuǎn)精度持久保持．但在實際運(yùn)行時，因受運(yùn)動副幾何精度、不平衡力、熱變形、沖擊載荷、振動等動、靜態(tài)原因影響，軸頸支承油楔剛性并非很穩(wěn)定，主軸回轉(zhuǎn)中心漂移運(yùn)動一直存在，主軸頸和支承軸瓦直磨損并不能完全避免．為此，必需經(jīng)過合理選材及熱處理來確保主軸頸耐磨性和幾何精度穩(wěn)定性．3.2.1主軸選材依據(jù)主軸使用要求和工作環(huán)境，精密機(jī)床主軸材料通常選擇下列4類：1)合金滲氮鋼：常見牌號38CrMoAIA；2)合金工具鋼：常見牌號9Mn2V；3)滾動軸承鋼：常見牌號GCrl5；4)合金滲碳鋼：常見牌號20Cr，20CrMnTi．3.2.2熱處理工藝1)38CrMoAlA．熱處理工藝：退火一調(diào)質(zhì)一高溫除應(yīng)力一滲氮。退火：完全退火，消除鑄造應(yīng)力，在切削加工前進(jìn)行；調(diào)質(zhì)：930℃*3h油或水冷，650℃*5～6h高溫回火，HB265～295，金相檢驗離表面10mm處鐵素體量小于5％，在外圓精車前進(jìn)行；高溫除應(yīng)力：630℃*5h爐冷，350℃出爐風(fēng)冷，消除切削加工引發(fā)殘余應(yīng)力，在粗磨外圓后進(jìn)行；滲氮：500℃～520℃*5h+550℃～560℃*25h二段氮化，氮化層深度大于0．45mm，硬度大于950HV，脆化小于2級，在外圓精磨前進(jìn)行．2)9Mn2V．熱處理工藝：球化退火一調(diào)質(zhì)一中頻淬火一人工時效．球化退火：760℃*4h或690℃*6h，球化1.5～5級，網(wǎng)絡(luò)1～3級，在切削加工前進(jìn)行；調(diào)質(zhì)：800℃*3h油冷，630℃～650℃高溫回火，HB250±30，在外圓精車前進(jìn)行；中頻淬火：2500周連續(xù)加熱冷卻，有顯著變形時校直，850℃水冷，過冷度小于5mm，淬硬層3～5mm，180℃*8h低溫回火，在外圓精車后進(jìn)行；人工時效：160℃*12～24h，在外圓精磨前進(jìn)行．二、齒輪類零件1、齒輪工作條件和失效形式齒輪是應(yīng)用廣泛機(jī)械零件，關(guān)鍵起傳輸扭矩、變速或改變傳力方向作用。其工作條件是：傳輸扭矩時齒根部承受較大交變彎曲應(yīng)力。齒嚙合時齒面承受較大接觸壓應(yīng)力并受強(qiáng)烈摩擦和磨損。換擋、起動、制動或嚙合不均勻時承受一定沖擊力。齒輪失效形式關(guān)鍵是齒折斷（包含疲憊斷裂和沖擊過載斷裂）和齒面損傷（包含接觸疲憊麻點剝落和過分磨損）。2、性能要求依據(jù)齒輪工作條件和失效形式，齒輪材料應(yīng)含有以下性能：高抗彎疲憊強(qiáng)度，以防齒輪疲憊斷裂。足夠高齒心強(qiáng)度和韌性，以防齒輪過載斷裂。足夠高齒面接觸疲憊強(qiáng)度和高硬度及耐磨性，以防齒面損傷。很好工藝性能，方便于制造和熱處理等。3、齒輪選材及熱處理齒輪用材絕大多數(shù)是鋼（鍛鋼和鑄鋼），一些開式傳動齒輪可用鑄鐵，特殊情況下還可采取有色金屬和工程塑料。確定齒輪用材關(guān)鍵依據(jù)是：齒輪傳動方法（開式或閉式）、載荷性質(zhì)和大?。X面接觸應(yīng)力和沖擊負(fù)荷等）、傳動速度（節(jié)圓線速度）、精度要求、淬透性及齒面硬化要求、齒輪副材料及硬度值匹配情況等。（1）鋼制齒輪鋼制齒輪有型材和鍛件兩種毛坯形式。通常鑄造齒輪毛坯纖維組織和軸線垂直，分布合理，故關(guān)鍵用途齒輪全部采取鑄造毛坯。鋼制齒輪按齒面硬度分為硬齒面和軟齒面：應(yīng)齒面硬度＜350HBW為軟面；齒面硬度＞350HBW為硬齒面。1）輕，低、中速，沖擊力小，精度較低通常齒輪，選擇中碳鋼（如Q255、Q275、40、45、50、50Mn等）制造。常見正火或調(diào)質(zhì)等熱處理制成軟齒面齒輪，正火硬度為160~200HBW；調(diào)質(zhì)硬度通常為200~280HBW(≤350HBW)。這類齒輪硬度適中，齒形加工可在熱處理后進(jìn)行，工藝簡單，成本低。關(guān)鍵用于標(biāo)準(zhǔn)系列減速箱齒輪，和冶金機(jī)械、重型機(jī)械和機(jī)床中部分次要齒輪。2）中載，中速、受一定沖擊載荷、運(yùn)動較為平穩(wěn)齒輪，選擇中碳鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼（如45、50Mn、40Cr、42SiMn等）制造。其最終熱處理采取高頻或中頻及低溫回火．制成硬齒面齒輪，齒面硬度可達(dá)50～55HRC，齒心部保持原正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)，含有很好韌性。大多數(shù)機(jī)床齒輪屬于這種類型。3）重載，中、高速，且受較大沖擊載荷齒輪，選擇低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼（如20Cr、20MnB、20CrMnTi、30CrMnTi等）制造。其熱處理是滲碳、淬火、低溫回火，齒輪表面取得58～63HRC高硬度．因淬透性高，齒心部有較高強(qiáng)度和韌性。這中齒輪表面耐磨性、抗接觸疲憊強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及心部抗沖擊能力全部高于表面淬火齒輪，但熱處理變形較大，在精度要求較高時應(yīng)安排磨削加工。關(guān)鍵用于汽車、拖拉機(jī)變速箱和后橋中。內(nèi)燃機(jī)車、坦克、飛機(jī)上變速齒輪，其負(fù)載和工作條件比汽車更關(guān)鍵、更苛刻，對材料性能要求更高，應(yīng)選擇含合金元素較多滲碳鋼（如20Cr2Ni4\18Cr2Ni4WA）制造，以取得更高強(qiáng)度和耐磨性。4）精密傳動齒輪或磨齒有困難硬齒面齒輪(如內(nèi)齒輪)，要要求精度高，熱處理變形小，宜采取氮化鋼（如38CrMoAl等）制造。熱處理采取調(diào)質(zhì)及氮化。氮化后齒面硬度高達(dá)850～1200HV(相當(dāng)于65～70HRC)，熱處理變形極小，熱穩(wěn)定性好(在500～550℃（2）鑄鋼齒輪一些尺寸較大(如直徑大于400mm)、形狀復(fù)雜并受一定沖擊齒輪，其毛坯用鑄造難以加工時需要采取鑄鋼。常見碳素鑄鋼為ZG270—500、ZG310—570、ZG340—640等。載荷較大采取合金鑄鋼，ZG40Cr、ZG35CrMo、ZG42MnSi等。鑄鋼齒輪通常是在切削加工前進(jìn)行正火或退火，以消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，改善組織和性能不均，從而提升切削加工性。要求不高、轉(zhuǎn)速較慢鑄鋼齒輪，可在在退火或正火處理后應(yīng)用；對耐磨性要求較高，可進(jìn)行表面淬火（如火焰淬火）。（3）鑄鐵齒輪灰鑄鐵可用于制造開式傳動齒輪，常見牌號有HT200、HT250\HT300等?；诣T鐵組織中石墨能起潤滑作用，減摩性很好，不易膠合，切削加工性能好，成本低。其缺點是抗彎強(qiáng)度差，性脆，耐沖擊性差。只適適用于制造部分輕載、低速、不受沖擊齒輪。因為球墨鑄鐵強(qiáng)韌性很好，在閉式齒輪傳動中，有用球墨鑄鐵（如：QT600—3、QT450—10、QT400—15等）替換鑄鋼趨勢。鑄鐵齒輪在鑄造后通常進(jìn)行去應(yīng)力退火或正火、回火處理，硬度在170～269HBW之間，為提升耐磨性還可進(jìn)行表面淬火。（4）有色金屬齒輪對儀表齒輪或接觸腐蝕介質(zhì)輕載齒輪，常見抗蝕、耐磨有色金屬型材制造。常見有黃銅（如H62）、鋁青銅（如QA19—4）、硅青銅（如QSi3—1）、錫青銅（QSn6.5—0.1）。硬鋁和超硬鋁（如2A12、7A04）可制作輕質(zhì)齒輪。另外，對蝸輪蝸桿傳動，因為傳動比達(dá)、承載力大，常見錫青銅制作蝸輪（配合鋼制蝸桿），以減摩、降低咬合和黏著現(xiàn)象。（5）工程塑料齒輪在輕載、無潤滑條件下工作小型齒輪，能夠選擇工程塑料制造。常見有尼龍、聚碳酸酯、夾布層壓熱固性樹脂等。工程塑料含有重量輕、摩擦系數(shù)小、減震、工作噪音小等特點，適適用于制造儀表、小型機(jī)械無潤滑、輕載齒輪。其缺點是強(qiáng)度低，工作溫度較低，不宜用于制作承受較大載荷齒輪。（6）粉末冶金材料齒輪這種齒輪通常適適用于大批量生產(chǎn)小齒輪，如汽車發(fā)動機(jī)定時齒輪（材料Fe-C0.9）、分電器齒輪（材料Fe-C0.9—Cu2.0）、農(nóng)用柴油機(jī)凸輪軸齒輪（材料Fe-Cu-C）、聯(lián)合收割機(jī)中油泵齒輪等。4、經(jīng)典齒輪材料舉例及熱處理（1）機(jī)床齒輪機(jī)床齒輪屬于運(yùn)行平穩(wěn)、負(fù)荷不大、工作條件很好一類，通常選擇碳鋼制造。經(jīng)高頻感應(yīng)熱處理后硬度、耐磨性、強(qiáng)度及韌性已能滿足性能要求。下面以CM6132機(jī)床中齒輪為例分析。材料：45鋼熱處理技術(shù)條件：正火，840～860℃空冷，硬度160～217HBW；高頻感應(yīng)加熱噴水冷卻，180～200加工工藝路線：鑄造—正火—粗加工—調(diào)質(zhì)+半精加工—高頻淬火及低溫回火—精磨。正火可使同批坯料含有相同硬度，便于切削加工，使組織均勻，消除鑄造應(yīng)力。對通常齒輪來說，正火也能夠作為高頻淬火前預(yù)備熱處理工序。調(diào)質(zhì)可使齒輪含有較高綜協(xié)力學(xué)性能，提升齒輪心部強(qiáng)度、韌性，使齒輪能夠承受較大彎曲應(yīng)力和沖擊應(yīng)力。高頻淬火機(jī)低溫回火是給予齒輪表面性能關(guān)鍵工序，經(jīng)過高頻淬火能夠提升齒輪表面硬度和耐磨性，增強(qiáng)抗疲憊破壞能力；低溫回火是為了消除淬火應(yīng)力。（2）汽車、拖拉機(jī)齒輪汽車、拖拉機(jī)齒輪將發(fā)動機(jī)動力傳輸?shù)胶筝?，并起倒車作用，工作時承載、磨損及沖擊負(fù)荷較大。要求齒輪表面有較高耐磨性和疲憊強(qiáng)度，心部有較高強(qiáng)度（Ra＞1000N/mm2）及韌性（ak＞60J/cm2）。選材及加工工藝路線有以下兩種方法。1）選擇20CrMnTi進(jìn)行滲碳熱處理技術(shù)條件：表層Wc=0.8％～1.05％,滲碳層深度為0.8～1.3mm，齒面硬度58～62HRC，心部硬度33～45HRC。加工工藝路線：鑄造—正火—粗加工、半精加工—滲碳淬火、低溫回火。該齒輪屬于大批量生產(chǎn)，考慮到形狀、結(jié)構(gòu)特點，毛坯采取模鍛件，以提升生產(chǎn)率節(jié)省材料，使纖維分布合理，提升力學(xué)性能。熱處理方法：正火，950～970℃空冷，硬度179～217HBW；滲碳920～940℃，保濕4～6h，預(yù)冷至830～850℃直接入油淬火，低溫回火180±10℃，保溫2h。2）選擇40Cr進(jìn)行碳氮共滲。加工工藝路線：鑄造—正火—粗加工、半精加工—碳氮共滲、淬火及低溫回火。熱處理技術(shù)條件：表層WC=0.65％～0.9％，碳氮總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0％～1.25％％，滲層深度0.2～0.4mm,齒面硬度58～63HRC,心部硬度37～42HRC。熱處理方法：正火，840～870℃空冷，硬度187～241HBW；碳氮共滲830～850℃，保溫1～2h，直接油淬，低溫回火180±10℃，保溫2h。三、彈簧零件彈簧是利用材料彈性和彈簧結(jié)構(gòu)特點，在產(chǎn)生變形及恢復(fù)變形時，能夠把機(jī)械能或動能轉(zhuǎn)換成形變能，或把形變能轉(zhuǎn)換成動能或機(jī)械能。因為彈簧這種特征，使其作為關(guān)鍵基礎(chǔ)零件，小至機(jī)械鐘表發(fā)條、槍栓彈簧到生活用具，如測力器和彈簧秤中彈簧，大至多種汽車全部離不開減振彈簧等，所以，彈簧應(yīng)用很廣泛。1、工作條件和失效形式一般彈簧通常是在室溫、大氣條件下承受載荷，有些彈簧是在不一樣介質(zhì)、不一樣溫度下工作。在外力作用下，彈簧材料內(nèi)部往往產(chǎn)生彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。板簧承受最大應(yīng)力是在根部或在凹表面，而螺旋彈簧承受最大切應(yīng)力是在彈簧圈內(nèi)側(cè)表面。所以，彈簧實效形式往往在這些部位發(fā)生?？偨Y(jié)其失效形式關(guān)鍵是疲憊斷裂和應(yīng)力松弛。2、性能要求在力學(xué)性能方面，因為彈簧是在彈性范圍內(nèi)工作，不許可產(chǎn)生永久塑性變形，所以要求彈簧材料有很高彈性極限、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；因為彈簧通常是在長時間、交變載荷下工作，所以要求彈簧有很高疲憊壽命；有些彈簧是在較高工作溫度下或在腐蝕環(huán)境中工作，則要求彈簧材料有良好耐熱性或耐腐蝕性。對于要求淬火而截面尺寸較大彈簧，要求鋼材有合適淬透性，較小過熱敏感性和表面脫傾向性。在冷熱成形時要求材料含有良好卷制繞簧性能，方便提升彈簧制造質(zhì)量。3、選材及熱處理在選材時，對于彈簧功效、關(guān)鍵程度、使用條件、加工和熱處理和經(jīng)濟(jì)性很多原因綜合考慮同時，首先要以抗疲憊性能為主進(jìn)行選擇。制造彈簧用材料按其化學(xué)成份分類，有碳素彈簧鋼和多種合金彈簧鋼和鐵基、鎳基、鈷基、銅基等彈性合金。以彈簧鋼及其熱處理為例：（1）熱軋彈簧鋼熱軋彈簧鋼大部分是圓鋼和扁鋼，用以制造尺寸較大（彈簧直徑d＞8mm時）熱卷制螺旋彈簧和板簧。彈簧成形后必需經(jīng)過淬火和回火處理。如60Si2Mn鋼制造汽車板簧工藝路線為：扁鋼剪制—機(jī)械加工（孔加工）—加熱壓彎—淬火—中溫回火—噴丸強(qiáng)化熱成形彈簧也可采取等溫淬火取得下貝氏體或變形熱處理，對提升彈簧性能和使用壽命有顯著效果。（2）彈簧鋼絲和鋼帶彈簧鋼絲按供給狀態(tài)分為冷拔彈簧鋼絲、油淬火回火鋼絲及退火鋼絲等，這些鋼絲全部是經(jīng)過熱處理而取得較高彈性。對于薄片彈簧，比如多種鐘表發(fā)條、碟簧、點火線圈彈簧和多種彈簧墊圈，常常使用乳50A、65、75、85、95或T7A～T12A等鋼帶來制造。對于要求高強(qiáng)度和耐磨性好彈簧，則宜選擇79A、T12A鋼帶。四、切削刀具切削刀具泛指絲錐、板牙、鉆頭、車刀、銑刀、鋸條、拉刀等工具，作為刀具通常由工作部分和夾持部分組成。刀具材料關(guān)鍵是指工作部分材料。1、工作條件及失效形式在切削過程中，刀具材料在強(qiáng)烈摩擦、高溫、高壓下工作，還要承受彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、沖擊和振動等，由此造成失效形式有：（1）磨損刀具切削部位和工件被切削部位強(qiáng)烈摩擦，使刀具前刀面、后刀面等發(fā)生磨損。（2）斷裂切削刀具在沖擊力及振動作用下折斷或崩刃。（3）刀具刃部軟化伴隨切削過程進(jìn)行，因為刀具刃部溫度不停升高，若刀具材料熱硬性低或高溫性能不足，會致使刃部硬度顯著下降而喪失切削加工能力。2、性能要求為避免（或降低）產(chǎn)生上述刀具失效現(xiàn)象，刀具材料應(yīng)含有以下基礎(chǔ)性能：(1)通常有較高硬度（通常60HRC以上）。(2)有很好耐磨性。(3)有較高熱硬性。(4)有足夠強(qiáng)度和韌性。(5)有很好工藝性能，如淬透性、焊接性及刃磨性等。能完全滿足上述全部性能刀具材料幾乎沒有，而且不一樣工件材料和加工要求不一樣。對刀具材料性能要求也不一樣，所以應(yīng)依據(jù)不一樣加工要求選擇適宜刀具材料。3、經(jīng)典刀具選材及熱處理(1)麻花鉆麻花鉆是應(yīng)用最廣鉆孔工具，切削時鉆頭在封閉內(nèi)表面工作，因為鉆頭切削刃一直處于連續(xù)切削狀態(tài)，且切削時排屑、冷卻困難和鉆頭和工件和鉆屑之間摩擦，全部會產(chǎn)生大量切削熱，切削溫度較高，所以，除要求較高硬度（62～65HRC）、耐磨性和一定韌性外，還要求含有較高熱硬性。另外，麻花鉆形狀復(fù)雜，鉆心比較微弱，要求熱處理變形要小。依據(jù)麻花鉆工作條件和性能要求，通常選擇高速鋼（如W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V鋼等）制造，其中W6Mo5Cr4V2鋼不僅含有較高硬度、耐磨性及高熱硬性，且韌性比W18Cr4V高，鉆孔時不易脆斷。其加工工藝路線以下：鑄造—球化退火—加工成形—淬火—三次高溫回火—磨削—刃磨—檢驗麻花鉆毛坯采取鑄造（或軋制）成形，經(jīng)過壓力加工改善碳化物分布，同時取得所需尺寸和形狀。球化退火是為了降低硬度、便于切削、消除內(nèi)應(yīng)力，并為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。因為高速鋼導(dǎo)熱性很差，麻花鉆在淬火加熱過程中要進(jìn)行一次預(yù)熱，避免在此期間產(chǎn)生形變和裂紋，1270～1280℃淬火和550～570℃三次回火是為了取得高硬度、高熱硬性、高耐磨性及一定韌性，其最終組織為回火馬氏體+碳化物+少許殘留奧氏體。(2)手用鉸刀手用鉸刀是鉸孔工具，關(guān)鍵用于降低鉆削后孔表面粗糙度值，以確?？仔螤詈统叽邕_(dá)成所需加工精度。在加工過程中，手用鉸刀刃口受到較大摩擦，它關(guān)鍵失效形式是磨損和扭斷，故手用鉸刀對力學(xué)性能關(guān)鍵要求是：刃口含有高硬度、耐磨性以預(yù)防磨損，心部含有足夠強(qiáng)度和韌性以抵御扭斷，并應(yīng)含有良好尺寸穩(wěn)定性。手用鉸刀常見材料為CrWMn（微變形鋼）。手用鉸刀應(yīng)含有較高含碳量，以確保淬火后取得高硬度；少許合金元素可提升鋼淬透性性，并形成碳化物，提升鋼耐磨性。選擇CrWMn（微變形鋼）淬火時變形量小，可確保手用鉸刀尺寸精度。其加工工藝路線以下：鑄造—球化退火—加工成形—去應(yīng)力退火—銑齒、銑方柄—淬火—低溫回火—磨削—刃磨—檢驗五、冷作模具在常溫下對材料進(jìn)行壓力加工模具稱為冷作模具。常見冷作模含有：沖裁模、拉深模、拉絲模、冷鐓模、冷擠壓模等。冷作模具在常溫下使坯料變形，坯料變形抗力很大，所以模具工作條件很惡劣，工作部分也受到了強(qiáng)烈擠壓、摩擦和較大沖擊載荷作用。冷作模具使用時溫度通常不超出200～300℃.冷作模具正常失效形式是磨損。但假如模具選材、熱處理或結(jié)構(gòu)設(shè)計不妥，常會因變形、崩刃、開裂而出現(xiàn)早期失效。為了使冷作模具不易變形，耐磨損，不開裂，在高應(yīng)力作用下保持尺寸精度不發(fā)生改變，冷作模具用鋼應(yīng)該含有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和足夠韌性，而且要求冷、熱加工工藝性要好，對熱硬性要求不高。1、沖裁模選材及熱處理沖裁模是一個帶有刃口，被加工材料沿著模具刃口輪廓發(fā)生分離模具，包含落料、沖孔、切邊、剪切模具等。(1)工作條件、失效形式從板料被沖裁過程可分為：彈性變形、塑性變形、裂紋產(chǎn)生和裂紋擴(kuò)展等四個階段。因為被加工材料產(chǎn)生塑性變形，故沖裁模工作部分，尤其是刃口受到強(qiáng)烈摩擦，所以沖裁模關(guān)鍵失效形式是磨損。另外，沖裁模還受到一定沖擊力、剪切力和彎曲力作用。有時因結(jié)構(gòu)不合理或選材及熱處理不妥而出現(xiàn)崩刃、鐓粗、折斷等現(xiàn)象，從而造成模具過早失效。(2)性能要求為確保沖裁模不因過早磨損而失效，必需有高硬度和耐磨性；為預(yù)防沖裁模工作過程中出現(xiàn)崩刃、折斷現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)模具應(yīng)含有較高抗彎強(qiáng)度及一定韌性。(3)選材標(biāo)準(zhǔn)為了滿足模具高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度要求，所選擇鋼材通常應(yīng)含有較高碳含量，而且還要考慮沖裁模所加工材料種類、形狀、尺寸及生產(chǎn)批量等原因。用于制造沖裁模經(jīng)典鋼種有：碳素工具鋼、低合金冷作模具鋼、Cr12型鋼、高碳中鉻鋼、高速鋼、低碳高速鋼等。(4)應(yīng)用舉例硅鋼片沖模（凹模）選材及熱處理1）選材。因為硅鋼片加工批量大，確保模具使用壽命是應(yīng)首先考慮要素，能夠滿足此要求鋼種很多，常見是Cr12冷作模具鋼。Cr12高碳（Wc=2％～2.3％）可確保模具含有高硬度、強(qiáng)度和極高耐磨性。鉻加入可大幅度提升鋼淬透性（油淬臨界直徑為200mm），并使鋼經(jīng)過高溫淬火后殘留奧氏體量增加，從而降低了鋼淬火后變形傾向。2）工藝路線。Cr12冷作模具鋼加工工藝路線以下：鑄造—球化退火—切削—去應(yīng)力退火—淬火—回火—磨削—檢驗3）熱處理工藝說明。球化退火是為了消除鑄造應(yīng)力，降低硬度，方便切削，取得索氏體+碳化物組織，為淬火做組織準(zhǔn)備；去應(yīng)力退火可消除加工應(yīng)力，減小模具淬火時變形。淬火時應(yīng)注意：要兩次鹽爐中預(yù)熱，然后進(jìn)行分級淬火，以降低模具應(yīng)力和變形開裂傾向。為降低殘留奧氏體、提升強(qiáng)度，常在淬火后采取冷處理。2、拉深模選材及熱處理拉深是變形區(qū)在一拉一壓應(yīng)力狀態(tài)作用下，使板料（淺空心坯）成為空心件（深空心