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PAGEPAGE5工具鋼的熱處理工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)濟(jì)南金鐘電子衡器股份有限公司侯曉冬摘要:首先介紹工具鋼的種類及其工作條件和性能要求。通過對(duì)工具材料的機(jī)械性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性分析,著眼于耐磨性與韌度等性能指標(biāo),對(duì)工具鋼的熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。然后綜合闡述典型工具鋼的性能特點(diǎn)、熱處理工藝及應(yīng)用場(chǎng)合,得出耐磨性與韌度的合理配合是工具鋼性能發(fā)揮的關(guān)鍵。最后對(duì)工具鋼合金化及熱處理質(zhì)量控制問題進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞:工具鋼;熱處理工藝;優(yōu)化設(shè)計(jì)引言隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的快速發(fā)展,工程材料的合理應(yīng)用越發(fā)顯得重要。選用恰當(dāng)?shù)牟牧蟻碇圃?,從而保證制成的產(chǎn)品具有最佳形貌和性能;如果選材不當(dāng),將會(huì)使所設(shè)計(jì)制造出產(chǎn)品,不能發(fā)揮出最佳性能,并可能導(dǎo)致其使用壽命大大降低;或因選材不當(dāng),導(dǎo)致成本太高,失去其應(yīng)有的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。所以,從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的各類工程技術(shù)人員,需對(duì)材料要有技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量性的價(jià)值觀念。1工具鋼的種類和性能要求在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加人一定種類和數(shù)量的合金元素,用來制造各種刃具、模具、量具等用鋼就稱為合金工具鋼。與碳素工具鋼相比,合金工具鋼的硬度和耐磨性更高,而且還具有更好的淬透性、紅硬性和回火穩(wěn)定性。1.1工具鋼的種類在工程上工具鋼的分類有兩種形式,一種是按成分可分為:碳素工具鋼和合金工具鋼;一種是按用途可分為:刃具鋼、模具鋼和量具鋼。此外,還可按所用淬火冷卻介質(zhì)分為:水淬鋼、油淬鋼和空硬鋼三類。工具鋼分類方法很多,其中按用途分類是常用的。1.2工作條件和性能要求1.2.1低合金刃具鋼對(duì)于某些低速而且走刀量較小的機(jī)用工具,以及要求不太高的刃具,如絲錐、板牙等刃具可用碳素工具鋼T7、T8、T10、T12來制作。碳素工具鋼價(jià)格低廉,加工性能好,經(jīng)適當(dāng)熱處理后可獲得較高的硬度和良好的耐磨性。但是其淬透性差,回火穩(wěn)定性和紅硬性不高,不能用作對(duì)性能有較高要求的刀具。為了克服碳素工具鋼的不足之處,在其基礎(chǔ)上加(3%~5%)Me的合金元素就形成了低合金刃具鋼。1.2.2高速工具鋼隨著切削加工速度的不斷提高,以及被加工的材料強(qiáng)度增大,切削時(shí)產(chǎn)生大量的熱,使刀刃受熱溫度升高,而且刀具還要承受較大的切削載荷,這就要求刀具材料應(yīng)該具有更高的熱硬性和強(qiáng)度。高速工具鋼經(jīng)過科學(xué)的熱處理后具有較高的熱硬性和耐磨性,同時(shí)還具有較好的淬透性。高速鋼碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為(0.70%~1.50%)C,回火穩(wěn)定性也較好。常用于制造各種切削刀具,也用于制作一些重載冷作模具和結(jié)構(gòu)件等。1.2.3模具鋼模具鋼分為冷作和熱作模具鋼兩種。冷作模具鋼要求具有高的硬度和耐磨性,足夠的強(qiáng)度及韌性,形狀復(fù)雜和淬火后不再進(jìn)行加工的工具,要求淬火變形小。熱作模具的種類很多,一類是熱變形模具,另一類是壓鑄模具,故對(duì)其制作材料性能要求較高。熱作模具鋼應(yīng)該具備良好的高溫力學(xué)性能,即高的強(qiáng)度、韌性和足夠耐磨性;良好的耐熱疲勞性和導(dǎo)熱性,即避免高溫下模型型腔表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋等現(xiàn)象;還應(yīng)具有良好的淬透性,即使得模具整個(gè)截面性能均勻。4結(jié)論機(jī)械制造中所使用的各種工具,主要用于切削、鍛造、擠壓、沖裁、剪切等加工材料。工具材料的性能要比被加工材料有更高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的韌度。耐磨性與韌度的合理配合是工具鋼性能發(fā)揮的關(guān)鍵,工具鋼的合金化和熱處理工藝都是圍繞這一主線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的。工具鋼合金化目的是改變碳化物類型、提高淬透性、提高回火穩(wěn)定性等,熱處理工藝設(shè)計(jì)盡可能地降低淬火應(yīng)力、減小變形開裂傾向和穩(wěn)定組織。尺寸大的工件則整個(gè)熱處理過程著重點(diǎn)就是降低變形開裂而采取一系列措施。在工藝措施上,對(duì)于一般工件經(jīng)常采用預(yù)熱、預(yù)冷,淬火常用等溫、分級(jí)、雙液淬火等方法,并且需要及時(shí)回火。對(duì)于工具鋼的合金化和熱處理工藝設(shè)計(jì),要著眼于耐磨性與韌性的性能指標(biāo)來優(yōu)化。參考文獻(xiàn):[1]王英杰,金升.金屬材料及熱處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.[2]李煒新.金屬材料及熱處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[3]王靜.提高模具壽命的有效途徑[J].金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào),2008,(02).[4]王現(xiàn)榮等.
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