【正文】 造要求一定強(qiáng)度和韌性的大、中型塑料模具。該鋼淬火低溫回火或高溫回火后都具有良好的綜合力學(xué)性能，鋼的低溫韌性好，缺口敏感性小，切削加工性能良好，當(dāng)硬度為 HB260～ 320 時(shí)，相對(duì)切削加工性為 60%～ 70%。滲碳后不能直接淬火，以減少表層參與奧氏體。 20Cr2Ni4A 的化學(xué)成分 、相變點(diǎn) 及合金元素作用 鋼 的化學(xué)成分 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 共 29 頁(yè) 表 1 20Cr2Ni4A 的化學(xué)成分 【 2】 牌號(hào) 化學(xué)成分（ %） C Si Mn S P Cr Ni 20Cr2Ni4A ～ ～ ～ ≤ ≤ ～ ～ 20Cr2Ni4A 的相變點(diǎn) 表 2 20Cr2Ni4A 的相變點(diǎn) 【 3】 相變點(diǎn) Ac1 Ac3 Ar1 溫度 /℃ 720 780 575 化學(xué)元素作用 C元素：提高屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性，降低塑性、沖擊性以及耐大氣腐蝕 能力。 P元素：增加鋼的冷脆性，使焊接性變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。機(jī)加工是指通 過(guò)加工機(jī)械精確去除材料的加工工藝。 每個(gè)步驟 的作用 （ 1） 下料 的作用： 提供原料 ； （ 2）鍛坯 的作用： 獲得原料； （ 3）預(yù)備熱處理 的作用： 為隨后的機(jī)加或最終熱處理提供一個(gè)良好的機(jī)加性能或良好的組織形態(tài) ； （ 4）高溫回火 的作用 ： （ 1）消除淬火時(shí)產(chǎn)生的殘留內(nèi)應(yīng)力，提高材料的塑性和韌性（ 2）獲得良好的綜合力學(xué)性能（ 3）穩(wěn)定工件尺寸，使鋼的組織在工件使用過(guò)程中不發(fā)生變化。因此在淬火加熱之前，需先進(jìn)行一次高溫回火，使馬氏體和殘余奧氏體分解為回火索氏體，降低基體中碳、鉻的含量。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 共 29 頁(yè) 5 熱處理工藝方法選擇 預(yù)備熱處理 工藝 【 4】 的 選擇 一般預(yù)備熱處理有這幾種 ： 調(diào)質(zhì)處理：一航后面要進(jìn)行表面淬火處理，其預(yù)備熱處理的目的是為了使工件表面淬火前得到強(qiáng)韌性結(jié)合優(yōu)良的心部性能，降低使用過(guò)程中的心部疲勞開(kāi)裂。故退火與正火同 樣能達(dá)到零件性能要求時(shí)，盡可能選用正火。 滲碳工藝 【 5】 的選擇 齒輪滲碳過(guò)程溫度較低，時(shí)間較長(zhǎng)，容易造成較粗大和嚴(yán)重?zé)崽幚碜冃蔚热毕?。稀土滲碳方法是主要的一種催滲方法，應(yīng)用的比較多，工藝成熟，高溫滲碳一般情況下很少采用。 最終熱處理 【 6】 的選擇 20Cr2Ni4A 鋼的熱處理工藝的復(fù)雜主要體現(xiàn)在多次高溫回火上，滲碳后冷卻時(shí)以及淬火加熱時(shí)在 630～ 650℃ 均溫均 能達(dá)到高溫回火的目的。 通過(guò)淬火與不同溫度的 回火 配合，可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合 機(jī)械性能 ）以滿(mǎn)足不中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 29 頁(yè) 同的使用要求。加熱時(shí)間的計(jì)算公式： t=a k D 式中 t—— 加熱時(shí)間（ min 或 s）、 a—— 加熱系數(shù)（ min/mm 或 s/mm） 、 D—— 工件有效厚度（ mm） 、 k—— 工件裝爐條件修正系數(shù)，通常取 。可參考經(jīng)驗(yàn)公式加以確定： Tn=Kn+AnD 式中 Tn—— 回火時(shí)間（ min） 、 Kn—— 回火時(shí)間基數(shù) 、 An—— 回火時(shí)間系數(shù) 、 D——工件有效厚度（ mm） , Kn和 An推薦值見(jiàn) 下 表 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) 共 29 頁(yè) 表 6 Kn及 An推薦值 【 9】 由上表可知。 高溫回火處理 工藝表 表 7 高溫回火處理工藝 材料 加熱溫度（℃） 加熱時(shí)間（ h） 冷卻方式 20Cr2Ni4A 650 5 空冷 滲碳 工藝的制定 滲碳溫度 由式： D=(16575/T)可知，隨滲碳溫度的升高，碳在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)呈指數(shù)上升，滲碳速度加快，但滲碳溫度過(guò)高會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大，工件畸變?cè)龃?，設(shè)備壽命降低等負(fù)面效應(yīng)，所以滲碳溫度?？刂圃?900950℃。 表 8 強(qiáng)滲時(shí)間、擴(kuò)散時(shí)間及滲碳層深度 【 10】 要求的滲層深度 /mm 不同溫度下的強(qiáng)滲時(shí)間 強(qiáng)滲后的滲層深度 /mm 擴(kuò)散時(shí)間/h 擴(kuò)散后的滲層深度/mm （ 920177。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè) 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算按 ，因滲層深度為 ，則滲碳時(shí)間 T=7h。滴注式可控氣氛滲碳一般采用兩種有機(jī)液體同時(shí)滴入爐內(nèi)，一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢(shì)較低，作為稀釋氣體；另一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢(shì)較高， 作為富化氣，改變兩種液體的滴入比例，可使零件表面含碳量控制在要求的范圍內(nèi)。這樣重新加熱淬火時(shí)，由于奧氏體中融入的碳和鉻等元素的含量減少，淬火后不僅殘余奧氏體量減少，馬氏體也細(xì)小。 高溫下鋼的狀態(tài)處在 單相奧氏體 (A)區(qū)內(nèi)，故稱(chēng)為完全淬火。在具體生產(chǎn)條件下，淬火加熱時(shí)間常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，通過(guò)實(shí)驗(yàn)最終確定，常用經(jīng)驗(yàn)公式為： t=a k D 式中， T—— 加熱時(shí)間（ min 或 s） 、 a—— 加熱系數(shù)（ min/mm 或 s/mm） 、 D—— 工件有效厚度（ mm）、 k—— 工件裝爐條件修正系數(shù)，通常用 表 13 常用鋼的加熱系數(shù) 【 13】 工件材料 工件直徑 /mm ＜ 600℃箱式爐中加熱 750850℃鹽爐中加熱或預(yù)熱 800900℃箱式爐或井式爐中加熱 10001300℃高溫鹽爐中加熱 碳鋼 ≤ 50 ＞ 50 合金鋼 ≤ 50 ＞ 50 由上表可選 a 為 ，修正系數(shù) k 取 1，則加熱時(shí)間為 1h。 對(duì)于形狀復(fù)雜、畸變要求較嚴(yán)格的高合金工具鋼，可以采用多次分級(jí)淬火。實(shí)踐表明，在 Ms 點(diǎn)以下分級(jí)的效果更好。為保證整個(gè)截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強(qiáng)的 淬火介質(zhì) ，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。油的冷卻特性對(duì)各種合金鋼的淬火和薄壁碳鋼零件淬火是很合適的，且油在珠光體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間有足夠的冷卻速度。 目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火 殘留應(yīng)力 和脆 性 ， 回火后得到 回火馬氏體 ， 力學(xué)性能： 58～64HRC，高的硬度和耐磨性。因?yàn)楣ぜ饻囟冗^(guò)高，箱式爐爐溫不均，中溫箱式電阻爐無(wú)法滿(mǎn)足溫度要求，故選用高 溫電阻爐。 表 17 中溫箱式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 【 15】 表 18 1200℃箱式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 【 16】 （ 1）根據(jù)零件的尺寸和加熱溫度條件，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)方式，高溫回火、淬火及低溫回火選擇 RX3459 型號(hào)的箱式電阻爐。 熱處理冷卻設(shè)備的選擇 熱處理冷卻設(shè)備應(yīng)該能保證工件在冷卻時(shí)具有相應(yīng)的冷卻速度和冷卻溫度。 ③符合使用要求：保證裝卸零件方便和操作安全。熱處理后也常需清洗以去除零件表面殘油、殘?jiān)吞亢诘雀街?，以保障熱處理零件中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè) 共 29 頁(yè) 清潔度、防銹和不影響下道工序加工等要求。 一般清洗機(jī)常用于清除殘油和殘鹽，可分為間歇式和連續(xù)式兩種：前者有清洗槽、室式清洗機(jī)、強(qiáng)力加壓噴射式清洗劑等；后者有傳送帶式清洗機(jī)及各類(lèi)生產(chǎn)線、自動(dòng)線配置的懸掛輸送鏈?zhǔn)?、鏈板式、推桿式和往復(fù)式等各類(lèi)專(zhuān)用清洗設(shè)備。 圖 5 室內(nèi)清洗機(jī) 矯直設(shè)備 矯直設(shè)備用于矯正零件的翹曲變形。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 29 頁(yè) 表 20 常用矯正設(shè)備及適用范圍 【 18】 圖 6 單柱式液壓矯直機(jī) 9 檢驗(yàn)設(shè)備及方法選擇 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè) 共 29 頁(yè) 外觀 正火與退火后工件表面不能有裂紋及傷痕等缺陷。滲碳包括滲層表面，防滲部位及心部硬度，一般用洛氏硬度，淬火處理零件用洛氏硬度計(jì)。注意硬度檢查的位置，應(yīng)在零件的主要部位，根據(jù)工藝流程或由檢驗(yàn)人員確定，一般為 13 處，每處不少于三點(diǎn)，但必須注意，不得破壞工作面。 滲層碳化物的形態(tài)及分布，殘留奧氏體數(shù)量，有無(wú)反常組織，心部組織是否粗大及鐵素體是否超出技術(shù)要求等，一般在顯微鏡下 400 倍觀察，淬火后一般得到馬氏體組織，由于奧氏體溫度不同，馬氏體形態(tài)的大小不同，一般分