【文章內(nèi)容簡介】 生產(chǎn)工藝路線的安排和熱處理工藝的選用。連桿螺栓的生產(chǎn)工藝路線如下：下料→鍛造→退火（或正火）→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→裝配。技術要求：調(diào)質(zhì)處理后組織為回火索氏體，硬度為30～38。 連桿螺栓熱處理工藝根據(jù)熱處理技術要求。預先熱處理采用退火或正火，目的是改善鍛造組織，細化晶粒，改善切削加工性，為調(diào)質(zhì)處理作組織上的準備。調(diào)質(zhì)處理是在840177。10℃加熱、油淬，然后在525177。25℃回火，水冷（防止第二類回火脆性），最后得到強度、沖擊韌性、疲勞強度良好配合的回火組織。 彈簧鋼用來制造各種彈性零件如板簧、螺旋彈簧、鐘表發(fā)條等的鋼稱為彈簧鋼。 工作條件和性能要求彈簧是廣泛應用于交通、機械、國防、儀表等行業(yè)及日常生活中的重要零件，主要工作在沖擊、振動、扭轉、彎曲等交變應力下，利用其較高的彈性變形能力來貯存能量，以驅(qū)動某些裝置或減緩震動和沖擊作用。因此：⑴彈簧必須有較高的彈性極限和強度，防止工作時產(chǎn)生塑性變形；⑵彈簧還應有較高的疲勞強度和屈強比，避免疲勞破壞；⑶彈簧應該具有較高的塑性和韌性，保證在承受沖擊載荷條件下正常工作；⑷彈簧應具有較好的耐熱性和耐腐蝕性，以便適應高溫及腐蝕的工作環(huán)境；⑸為了進一步提高彈簧的力學性能，它還應該具有較高的淬透性和較低的脫碳敏感性。 化學成分～％之間，以保證其有較高彈性極限和疲勞強度，含碳量過低，強度不夠，易產(chǎn)生塑性變形；碳含量過高，塑性和韌性會降低。耐沖擊載荷能力下降，碳素鋼制成的彈簧件力學性能較差，只能做一些工作在不太重要場合的小彈簧。合金彈簧鋼中的主加合金元素和，主要是為了提高淬透性和屈強比，的作用比較明顯，但是會使彈簧鋼熱處理表面脫碳傾向增大，則會使鋼易于過熱。 熱處理特點根據(jù)彈簧的尺寸和加工方法不同，可分為熱成型彈簧和冷成形彈簧兩大類。其熱處理工藝有所不同。⑴熱成型彈簧的熱處理 直徑或板厚大于10～15的大型彈簧件，多用熱軋鋼絲或鋼板制成。先把彈簧加熱到高于正常淬火溫度50～80℃的條件下熱卷成形，然后進行淬火+中溫回火，獲得具有良好彈性極限和疲勞強度的回火屈氏體，硬度為40～48。熱軋彈簧鋼采用熱成形制造板簧的工藝路線如下：扁鋼剪斷→加熱壓彎成形后余熱淬火+中溫回火→噴丸→裝配⑵冷成型彈簧的熱處理 直徑小于8的小尺寸彈簧件，常用冷拔鋼絲冷卷成形。根據(jù)拉拔工藝不同，冷成形彈簧可以只進行去應力處理或進行常規(guī)的彈簧熱處理。冷拉鋼絲制造工藝及后續(xù)熱處理方法有三種：①鉛浴處理冷拉鋼絲②油淬回火鋼絲③退火狀態(tài)鋼絲。 常用彈簧鋼合金彈簧鋼根據(jù)合金元素不同主要有兩大類：⑴、為主要合金元素的彈簧鋼 有、等，淬透性明顯高于碳素彈簧鋼，常用來制作大截面的彈簧。⑵、等為主要合金元素的彈簧鋼 有、等，碳化物形成元素、的加入，能細化晶粒，提高淬透性，提高塑性和韌性，降低過熱敏感性，常用來制作在較高溫度下使用的承受重載荷的彈簧。彈簧鋼的化學成分、熱處理、力學性能參見GB307788。 常用彈簧鋼的牌號及用途牌號應用范圍60、785截面＜（12～15）㎜的小彈簧65Mn、50Si2Mn、60Si2Mn，70SiMnA、55MnSi、60MnSi截面≤25㎜的彈簧，例如車廂板簧，機車板簧，緩沖卷簧等50CrVA、60Si2CrA、50CrMnVA，60Si2CrVA、65Si2MnWA截面≤35㎜的重要彈簧，例如小型汽車、載重卡車板簧，扭桿簧，低于350℃的耐熱彈簧 滾動軸承鋼 用來制作各種滾動軸承零件如軸承內(nèi)外套圈，滾動體（滾珠、滾柱、滾針等）的專用鋼稱為滾動軸承鋼。 工作條件和性能要求滾動軸承在工作時，滾動體與套圈處于點或線接觸方式，接觸應力在1500～5000以上。而且是周期性交變承載，每分鐘的循環(huán)受力次數(shù)達上萬次，經(jīng)常會發(fā)生疲勞破壞使局部產(chǎn)生小塊的剝落。除滾動摩擦外，滾動體和套圈還存在滑動摩擦，所以軸承的磨損失效也是十分常見的。因此，滾動軸承必須具有較高的淬透性，高且均勻的硬度和耐磨性，良好的韌性、彈性極限和接觸疲勞強度，在大氣及潤滑介質(zhì)下有良好的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性。 化學成分含碳量較高，～％之間，以保證其獲得高強度、高硬度和高耐磨性。是滾動軸承鋼的基本合金元素，～％。的主要作用是提高淬透性和回火穩(wěn)定性，能與作用形成細小彌散分布的合金滲碳體，可以使晶粒細化，減輕鋼的過熱敏感性，提高耐磨性，并能使鋼在淬火時得到細針狀或隱晶，使鋼在保持高強度的基礎上增加韌性。但的含量不易過高，否則淬火后殘余的量會增加，碳化物呈不均勻分布，導致鋼的硬度、疲勞強度和尺寸穩(wěn)定性等降低。對大型軸承（如鋼珠直徑超過30～50的滾動軸承）而言，還可以加入、進一步提高淬透性、強度、耐磨性和回火穩(wěn)定性。滾動軸承鋼的接觸疲勞強度等對雜質(zhì)和非金屬夾雜物的含量和分布比較敏感，因此，必須將硫、％之內(nèi)，氧化物、硫化物、硅酸鹽等非金屬夾雜物含量和分布控制在規(guī)定的級別之內(nèi)。 熱處理特點滾動軸承的預先熱處理采用球化退火，目的是得到細粒狀組織，降低鍛造后鋼的硬度，使其不高于210，提高切削加工性能，并為零件的最終熱處理作組織上的準備。滾動軸承鋼的最終熱處理一般是淬火+低溫回火，它直接決定了鋼的強度、硬度、耐磨性和韌性等。首先要把淬火加熱溫度嚴格控制在820～840℃內(nèi)，溫度過高，晶粒粗大，淬火時殘余和針狀的量增加，接觸疲勞強度、韌性和尺寸穩(wěn)定性會下降；溫度過低，硬度不足。為減輕淬火應力和變形開裂幾率，滾動軸承鋼采用油淬并立即在150～160℃回火。使用狀態(tài)的組織應為回火+細小粒狀碳化物+少量殘余體，硬度為61～65。對于尺寸穩(wěn)定性要求很高的精密軸承，可在淬火后于60～80℃進行冷處理，消除應力和減少殘余奧氏體的量，然后再進行回火和磨削加工，為進一步穩(wěn)定尺寸，最后采用低溫時效處理120～130℃保溫5～10。 常用滾動軸承鋼滾動軸承鋼大致可分為兩類：⑴軸承鋼 目前我國的軸承鋼多屬此類鋼，其中最常見的是，除用作中、小軸承外，還可制成精密量具、冷沖模具和機床絲杠等。⑵其他軸承鋼 ①含、等合金元素軸承鋼 為了提高淬透性，在制造大型和特大型軸承常在軸承鋼基礎上添加、等，如。②無軸承鋼 為節(jié)約，我國制成只有、而不含的軸承鋼如、等，與軸承鋼相比，其淬透性、耐磨性、接觸疲勞強度、鍛造性能較好，但是脫碳敏感性較大且耐蝕性較差。③滲碳軸承鋼 為進一步提高耐磨性和耐沖擊載荷可采用滲碳軸承鋼，如用于中小齒輪、軸承套圈、滾動件的；用于沖擊載荷的大型軸承的。 常用滾動軸承鋼的牌號及用途牌號主 要 用 途GCr6＜10㎜的滾珠、滾柱和滾針GCr9＜20㎜的各種滾動軸承GCr9SiMn壁厚＜14㎜，外徑＜250㎜的軸承套；25～50㎜的鋼球；直徑25㎜左右滾柱等GCr15壁厚＜14㎜，外徑＜250㎜的軸承套；25～50㎜的鋼球；直徑25㎜左右滾柱等GCr15SiMn壁厚≥14㎜，外徑250㎜的套圈；直徑20～200㎜的鋼球；其它同GCr15 易切削鋼為了提高鋼的切削加工性能，常常在鋼中加入一種或數(shù)種合金元素，形成了易切削鋼，常用的合金元素有、等。與鋼中的和有較大的親和力，易形成（或）夾雜物。含的夾雜物會使切屑容易脆斷，還可起到減摩作用，減少切屑和刀具的接觸面積和粘附在刀刃上切屑的量，從而降低了切削力和切削熱，降低了工件表面的粗糙度值，延長了刀具的使用壽命。但是鋼中的含量過高時，會形成低熔點共晶組織，產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。因此，一般在易切削鋼中，～％，～％，當呈圓形均勻分布時，在降低熱脆發(fā)生的同時，可以進一步提高切削加工性能。不溶于鐵，當它以孤立的細小的顆粒（約3）均勻分布在鋼中時，可以改善鋼的切削加工性能。的加入會降低摩擦系數(shù)，使切屑變脆易斷，降低切削熱。對鋼的冷熱加工性無明顯的不利影響，但當含量過高時，會造成偏析，惡化鋼的性能，～％之內(nèi)。 在鋼中能形成高熔點鈣鋁硅酸鹽依附在刀具上構成一層薄薄的保護膜，降低刀具的磨損，延長其使用壽命?！サ募尤刖涂梢悦黠@改善鋼在高速切削下的切削工藝性能。對切削加工性能要求較高的，可選用含量較高的；對焊接性能要求較高的，可選用含量較低的；對強度有較高要求的，可選用。車床絲杠一般選用含量較高的；而在自動機床上加工的零件則大多選用低碳易切削鋼。常用易切削鋼的牌號及化學成分見GB873188。 合金工具鋼在碳素工具鋼基礎上加入一定種類和數(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。因此常被用來制作截面尺寸較大、幾何形狀較復雜、性能要求更高的工具。 牌號表示方法 與合金結構鋼的牌號表示方法相比，合金工具鋼中合金元素的表示方法未變，％，合金工具鋼的碳含量表示方法則有所不同，當含碳量＞％，不標出，如 鋼。當含碳量＜％時，用一位數(shù)字在最前面表示（千分之一），其后緊隨合金元素，％，、％。高速工具鋼的平均含碳量無論是多少，都不標出?！ブg。 刃具鋼用來制造車刀、銑刀、銼刀、絲錐、鉆頭、板牙等刃具的鋼統(tǒng)稱為刃具鋼。 工作條件和性能要求刀具在切削加工零件時，在受到零件的反作用的同時受到與零件及切屑的摩擦力，刀具經(jīng)受磨損。切削速度越快，摩擦越嚴重，刃部溫度越高，甚至會達到500～600℃。在被加工對象不同時，刃具還常受到?jīng)_擊和振動。因此刃具鋼必須具有以下性能:⑴高硬度—刃具的硬度必須大于被加工零件才能使零件被加工成形，一般切削刀具的刃口硬度都在60以上。⑵高耐磨性—耐磨性是影響刃具尤其是銼刀等使用壽命和工作效率的主要因素之一。刃具鋼的耐磨性取決于鋼的硬度、韌性和鋼中碳化物的種類、數(shù)量、尺寸、分布等。⑶高紅硬性—紅硬性是鋼在高溫下保持高硬度的能力。刃具工作時，刃部的溫度很高，大都超過了碳素工具鋼的軟化溫度。所以紅硬性的高低是衡量刃具鋼的重要指標之一，紅硬性的高低與鋼的回火穩(wěn)定性和合金碳化物彌散沉淀有關。⑷良好的強度、塑性和韌性—能使刃具在沖擊或震動載荷等作用下正常工作，防止脆斷、崩刃等破壞。 低合金刃具鋼對于某些低速而且走刀量較小的機用工具，以及要求不太高的刃具，可用碳素工具鋼、等制作。碳素工具鋼價格低廉，加工性能好，經(jīng)適當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，不能用作對性能有較高要求的刀具。為了克服碳素工具鋼的不足，在其基礎上加3～5％的合金元素就形成了低合金刃具鋼。⑴化學成分 ～％之間，以保證獲得較高的硬度和耐磨性。加入、等合金元素改善了鋼的性能，、主要作用是提高淬透性，還能提高回火穩(wěn)定性，、等與碳形成細小彌散的合金碳化物，提高硬度和耐磨性，細化晶粒，進一步增加回火穩(wěn)定性。⑵熱處理特點 低合金刃具鋼的預先熱處理是球化退火，目的是改善鍛造組織和切削加工性能，最終熱處理是淬火+低溫回火，組織為回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體，具有較高的硬度和耐磨性。 下面以鋼制造的圓板牙為例說明其熱處理特點和工藝路線的安排。圓板牙是切削加工外螺紋的刀具，要求鋼中碳化物均勻分市，熱處理后硬度和耐磨性較高，而且齒形變形小。其制造工藝路線安排如下：下料→球化退火→機加工→淬火+低溫回火→磨平面→拋槽→開口球化退火采用等溫處理工藝：800～810℃（2～4）爐冷→700～720℃（6～8）爐冷→500℃空冷。組織為粒狀，硬度在19～24之間，適宜切削加工。淬火+低溫回火工藝：600～650℃預熱（60～90）→850～870℃加熱保溫（30～45）→160～200℃分級淬火（30～45）→190～200℃低溫回火（60～90）先在600～650℃預熱，目的是縮短隨后的淬火保溫時間，減輕氧化脫碳的可能性。在850～870℃加熱保溫后，迅速轉移到160～200℃的硝鹽槽中進行分級淬火，降低淬火時的變形。然后在190～200℃低溫回火，降低殘余應力，保留較高的硬度值60～63。⑶常用低合金刃具鋼常用的低合金刃具鋼有、等，其中以鋼應用為多。這類鋼淬透性、耐磨性等明顯高于碳素工具鋼，而且變形量小，主要用于制造截面尺寸較大、幾何形狀較復雜、加工精度要求較高、切削速度不太高的板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板等。 常用低合金刃具鋼的牌號及用途類別牌號用 途低合金刃具鋼9Mn2V小沖模、沖模及剪刀、冷壓模、雕刻模、料模、各種變形小的量規(guī)、樣板、絲錐、板牙、鉸刀等9SiCr板牙、絲錐、鉆頭、鉸刀、齒輪銑刀、冷沖模、冷軋輥等Cr切削工具、車刀、插刀、鉸刀等；測量工具、樣板等；凸輪銷、偏心輪、冷軋輥等CrW5慢速度切削硬金屬用的刀具如銑刀、車刀、刨刀等；高壓力工作用的刻刀等CrMn各種量規(guī)與塊規(guī)等CrWMn板牙、拉刀、量規(guī)、形狀復雜高精度的沖模等高速鋼W18Cr4V制造一般高速切削用車刀、刨刀、鉆頭、銑刀等9W18Cr4V切削不銹鋼及其他硬或韌的材料時，可顯著提高刀具壽命與被加工零件的光潔度W6Mo5Cr4V2制造要求耐磨性和韌性很好配合的高速切削刀具，如絲錐、鉆頭等，并適于采用軋制、扭制熱變形加工成形新工藝來制造鉆頭等刀具 高速鋼高速鋼是一種高合金工具鋼，含、等合金元素，總量超過10％。高速鋼優(yōu)于其他工具鋼的主要之處是其具有良好的紅硬性，在切削零件刃部溫度高達600℃時，硬度仍不會明顯降低。因此，高速鋼刃具能以比低合金工具鋼高得多的切削速度加工零件，故冠名高速鋼以示其特性，常用于車刀、銑刀、高速鉆頭等。⑴化學成分 高速鋼的平均含碳量較高，～％。高碳一方面是保證與、等諸多合金元素形成大量的合金碳化物，阻礙晶粒長大，提高回火穩(wěn)定性。另一方面是在加熱時使含一定量的碳、淬火得到的有較高的硬度和耐磨性。是使高速鋼具有較高紅硬性的主要元素，