【正文】 造要求一定強度和韌性的大、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，相對切削加工性為 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 及合金元素作用 鋼 的化學(xué)成分 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 4 頁 共 29 頁 表 1 20Cr2Ni4A 的化學(xué)成分 【 2】 牌號 化學(xué)成分（ %） C Si Mn S P Cr Ni 20Cr2Ni4A ～ ～ ～ ≤ ≤ ～ ～ 20Cr2Ni4A 的相變點 表 2 20Cr2Ni4A 的相變點 【 3】 相變點 Ac1 Ac3 Ar1 溫度 /℃ 720 780 575 化學(xué)元素作用 C元素：提高屈服點和抗拉強度，增加鋼的冷脆性和時效敏感性，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。機加工是指通 過加工機械精確去除材料的加工工藝。 每個步驟 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： 為隨后的機加或最終熱處理提供一個良好的機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程中不發(fā)生變化。因此在淬火加熱之前，需先進行一次高溫回火，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)計說明書 第 6 頁 共 29 頁 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韌性結(jié)合優(yōu)良的心部性能，降低使用過程中的心部疲勞開裂。故退火與正火同 樣能達到零件性能要求時，盡可能選用正火。 滲碳工藝 【 5】 的選擇 齒輪滲碳過程溫度較低，時間較長，容易造成較粗大和嚴(yán)重?zé)崽幚碜冃蔚热毕荨Ｏ⊥翝B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，滲碳后冷卻時以及淬火加熱時在 630～ 650℃ 均溫均 能達到高溫回火的目的。 通過淬火與不同溫度的 回火 配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合 機械性能 ）以滿足不中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 7 頁 共 29 頁 同的使用要求。加熱時間的計算公式： t=a k D 式中 t—— 加熱時間（ 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 ?？蓞⒖冀?jīng)驗公式加以確定： Tn=Kn+AnD 式中 Tn—— 回火時間（ min） 、 Kn—— 回火時間基數(shù) 、 An—— 回火時間系數(shù) 、 D——工件有效厚度（ mm） , Kn和 An推薦值見 下 表 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 9 頁 共 29 頁 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，碳在鋼中的擴散系數(shù)呈指數(shù)上升，滲碳速度加快，但滲碳溫度過高會造成晶粒長大，工件畸變增大，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 強滲時間、擴散時間及滲碳層深度 【 10】 要求的滲層深度 /mm 不同溫度下的強滲時間 強滲后的滲層深度 /mm 擴散時間/h 擴散后的滲層深度/mm （ 920177。 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 10 頁 共 29 頁 經(jīng)驗計算按 ，因滲層深度為 ，則滲碳時間 T=7h。滴注式可控氣氛滲碳一般采用兩種有機液體同時滴入爐內(nèi)，一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢較低，作為稀釋氣體；另一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢較高， 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，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，馬氏體也細小。 高溫下鋼的狀態(tài)處在 單相奧氏體 (A)區(qū)內(nèi)，故稱為完全淬火。在具體生產(chǎn)條件下，淬火加熱時間常用經(jīng)驗公式計算，通過實驗最終確定，常用經(jīng)驗公式為： t=a k D 式中， T—— 加熱時間（ 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，則加熱時間為 1h。 對于形狀復(fù)雜、畸變要求較嚴(yán)格的高合金工具鋼，可以采用多次分級淬火。實踐表明，在 Ms 點以下分級的效果更好。為保證整個截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強的 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。因為工件正火溫度過高，箱式爐爐溫不均，中溫箱式電阻爐無法滿足溫度要求，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)濟效益及生產(chǎn)方式，高溫回火、淬火及低溫回火選擇 RX3459 型號的箱式電阻爐。 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、殘渣和炭黑等附著物，以保障熱處理零件中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 19 頁 共 29 頁 清潔度、防銹和不影響下道工序加工等要求。 一般清洗機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、強力加壓噴射式清洗劑等；后者有傳送帶式清洗機及各類生產(chǎn)線、自動線配置的懸掛輸送鏈?zhǔn)?、鏈板式、推桿式和往復(fù)式等各類專用清洗設(shè)備。 圖 5 室內(nèi)清洗機 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)計說明書 第 20 頁 共 29 頁 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 9 檢驗設(shè)備及方法選擇 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 21 頁 共 29 頁 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。注意硬度檢查的位置，應(yīng)在零件的主要部位，根據(jù)工藝流程或由檢驗人員確定，一般為 13 處，每處不少于三點，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