圆板牙,最终综述.doc

辽 宁 工 业 大 学 热处理工艺 课程设计（论文）题目： 9SiCr钢圆板牙热处理工艺设计 院（系）：新能源学院专业班级：光电141学号：140204002学生姓名：娄琦指导教师：李青春起止时间：2017-7-3~2017-7-14课程设计（论文）任务及评语院（系）：新能源学院　 　　 教研室：材料物理教研室学 号140204002学生姓名娄琦专业班级光电141课程设计题目9SiCr钢圆板牙热处理工艺设计课程设计（论文）要求与任务一、课设要求熟悉设计题目，查阅相关资料，概述相关零件的热处理工艺，进行零件的服役条件与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求，设计热处理工艺阐述9SiCr球化退火，淬火，低温回火热处理工艺理论基础，选择设备和工夹具，阐述圆板牙热处理质量检验项目、内容及要求；阐明圆板牙热处理常见缺陷的预防及补救方法；给出参考文献二、课设任务1.圆板牙材料的选择（要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料）；2.给出9SiCr的C曲线；3.给出9SiCr圆板牙冷热加工工艺流程图；4.制定9SiCr圆板牙退火-淬火-回火热处理工艺。

三、设计说明书要求设计说明书包括三部分：1）概述；2）工艺设计；3）热处理工艺卡；4）参考文献设计说明书结构见《热处理工艺设计模板》进度安排集中学习0.5天，资料查阅与学习，讨论1.5天，设计7天：1）概述0.5天，2）服役条件与性能要求0.5天，3）失效形式、材料的选择0.5天，4）结构形状与热处理工艺性0.5天，5）冷热加工工序安排0.5天，6）工艺流程图0.5天，7）热处理工艺设计2天，8）工艺设计理论依据0.5天，9）设计工夹具0.5天，10）热处理质量分析0.5天，11）热处理缺陷分析及防止措施0.5天，设计验收1天指导教师评语及成绩成绩： 学生签字： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录1 热处理工艺概述 12 热处理工艺设计 22.1圆板牙的服役条件、失效形式 22.2 圆板牙简图及技术要求 22.3 圆板牙材料的选择 32.4 9SiCr钢的C曲线 42.5 圆板牙的加工工艺流程 52.6圆板牙的热处理工艺 52.7圆板牙热处理设备和工夹具选择 132.8圆板牙热处理质量检验项目、内容及要求 172.9圆板牙热处理缺陷的预防及补救方法 193 热处理工艺卡 223.1退火工艺卡 223.2淬火工艺卡 233.3回火工艺卡 243.4热处理工艺卡 254 参考文献 27辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）1 圆板牙热处理概述板牙相当于一个具有很高硬度的螺母，螺孔周围制有几个排屑孔，一般在螺孔的两端磨有切削锥。

板牙按外形和用途分为圆板牙，方板牙和六角板牙其中以圆板牙应用最广，规格范围为M0.25～M68毫米当加工出的螺纹中径超出公差时，可将板牙上的调节槽切开，以便调节螺纹中径板牙可装在板牙扳手中用手工加工螺纹，也可装在板牙架中在机床上使用，板牙加工出的螺纹精度低，但由于结构简单，使用方便，在单件，小批生产中和修配中板牙仍得到广泛的应用，本设计的零件为圆板牙，是加工或修正外螺纹的螺纹加工工具热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构，来控制其性能的一种综合工艺过程不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺热处理在日常生活、医药、通讯、国防乃至航天领域也有着极其 重要的作用 是国家工业技术发展水平的象征钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。

9SiCr钢比铬钢具有更高的淬透性和淬硬性，并且具有较高的回火稳定性适于分级淬火和等温淬火其主要缺点是加热时脱碳倾向性较大9SiCr钢通常用于制造形状复杂、淬火变形较小和耐磨性要求高的刀刃细薄低速切削工具，尤其是板牙、丝锥、搓丝板和绞刀等；也可以作冷作模具，如冲模、打印模等，此外，还用于制造冷轧辊，矫正辊以及细长杆件通过9SiCr钢圆板牙热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题能够正确确定加热温度、时间、保温时间、冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥根据加工螺纹时的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选用的圆板牙材料为9SiCr钢在设计热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工艺规范数据手册》、《简明热处理工手册》、《金属材料手册》、《金属材料与热处理》等根据工艺设计理论基础设计了完整的热处理工艺流程使热处理的9SiCr钢制造圆板牙有良好的耐磨性，淬透性等2 圆板牙热处理工艺设计2.1 圆板牙的服役条件、失效形式2.1.1 服役条件圆板牙是用来加工外螺纹的专用工具，在加工螺纹过程中承受多种载荷，其主要作用是加工或修正外螺纹，其服役条件有：①模具工作部位与被加工材料之间摩擦消耗，同时承受很大摩擦力，所以要求具有一定的耐磨性；②受使用者作用的向下的压力，所以承受轴向载荷作用；③圆板牙使用过程中旋转，承受着扭转载荷，所以圆板牙要具有一定的韧性。

2.1.2 失效形式（1）磨损 磨损大都是由于工具与被加工工件或切削之间的磨粒磨损造成的，有时也可能是由于工件表面形成积屑而形成的粘合磨损所造成的工具产生不正常磨损的原因是耐磨性不高热处理时产生工具表面脱碳，脱元素等现象也可能造成耐磨性降低2） 崩刃 包括微崩刃、大块崩刃、掉牙、掉齿等现象很多崩刃现象的产生是由于切削时切削刃长期承受循环应力所产生的一种疲劳破坏现象，有时也可能是由于突然冲击应力而造成的3） 断裂与破碎 切削工具由于承受较大的冲击或者因为工具本身的脆性较大有时会产生整体的断裂，破碎现象工具的断裂，破碎与工具本身的韧性不足有关，但是所有的断裂，破碎现象都是因为脆性较大而引起的4）被加工工件达不到技术要求 在切削过程中，由于工具产生严重的磨损或工具的切削刃上有明显的崩刃现象，这时工具虽然可以继续切削，但是由于被加工工件的尺寸精度或者表面粗糙度达不到技术的要求，因而不能继续使用2.2 圆板牙简图及技术要求2.2.1零件简图图1为圆板牙平面图和圆板牙剖面图 圆板牙尺寸：螺纹中径应控制在12 mm、厚度为14 mm、外圆直径34 mm的范围内图1 圆板牙平面图和剖面2.2.2 技术要求圆板牙属于手工切削或低速切削的工件，要求齿部有较高的耐磨性，同时齿部不能太脆，因此要有较高的韧性且变形要小，因此不能脱碳。

硬度：60～63HRC金相组织：马氏体针﹤3级，残留碳化物网≤3级装炉量：5件2.3 圆板牙材料的选择圆板牙属于薄刃工具，其刃部所受的冲击力不大，制造的材料组织中含有均匀分布的细小合金碳化物，使用时刃口部位不易崩刃，淬透性好，淬火应力和变形小，只有这样才能保证上述技术要求综合圆板牙的工作条件、失效形式、性能要求等诸多因素来选择材料制造圆板牙常用的钢种有9SiCr，GCr15，T12，CrWMn，W18Cr4V等T12是碳素工具钢，含1.15～1.24%C这样的高C能保证淬火后有高的硬度和较多的碳化物，以满足耐磨性和淬硬性的要求根据圆板牙的性能要求知，T12钢不能满足热处理变形小(由于其淬透性差，需急冷而变形大)和韧度较好的要求因此T12钢不符合本设计要求W18Cr4V是高速钢最主要的特点是红硬性高，适用于在600℃工作温度下仍能保持其切削性能的高速切削场合该钢的碳化物比较多，并且相对来说比较粗大，均匀性也难以达到最佳状态对圆板牙这样的薄刃的工具，刃口部位容易崩刃，并且该钢的加工工艺性比较复杂，成本高所以选用该钢也是不合适的CrWMn钢由于Cr、W、Mn同时加入，使其有较高的淬透性使，Cr、W、Mn都是碳化物形成元素，使钢中有较多的碳化物，淬火后硬度高，可达到64～66HRC，但热硬性不如9CrSi，但CrWMn钢热处理后变形小，故称微变形钢。

W能细化碳化物，改善了韧度；由于Mn的存在大为降低了Ms点，淬火后的残余奥氏体比较多，淬火变形也较小；但该钢的碳化物多且易形成网状，如果碳化物粗大且不均匀，则制造薄刃后，刃部有崩刃的危险CrWMn钢主要用于制造断面尺寸较大、淬火变形要求小、耐磨性要求较高的工具GCr15是典型的滚动轴承钢，也可以制造工具Cr的加入增加了钢的淬透性，并能形成较稳定的细小均匀的碳化物，它的冶金质量比一般钢要高在淬火低温回火后可获得高而均匀的硬度热处理变形比较小，尺寸很稳定但是该钢和9SiCr 相比，回火稳定性比较差因此，对刃口要求高且在内部的圆板牙来说，GCr15不如9SiCr更适合因此综上所述应该选择9SiCr作为制造圆板牙的材料选择9SiCr的主要原因是它的物理性能较好，它属于高碳合金工具钢，韧性较好，具有较好的回火稳定性该钢中碳化物分布均匀，不易析出碳化物网，并易于正火消除，通过正火可以消除网状以及粗片碳化物组织但是抗压强度和耐磨性不足，加工性较差该钢的表面残余含碳量为0.6%～0.7%的脱碳层时，由于碳化物的减少使得表面层的过热敏感性增大硬度达到60～62HRC，但其抗弯强度却下降40%；模具钢该钢受热软化温度为320℃，淬透性比铬钢好；9SiCr量具刃具用钢，是常用的低合金工具钢。

9SiCr中合金元素Cr、Mn、Si、W、V等可以溶入渗碳体中，形成合金渗碳体溶入奥氏体中，可以提高过冷奥氏体的稳定性，提高淬透性，强化马氏体基体，提高回火抗性9SiCr钢的化学成分见表1表1 9SiCr钢的化学成分 wt.%CSiMnCrSP0.85～0.951.20～1.600.30～0.600.95～1.25≤0.030≤0.0302.4 9SiCr钢的曲线对于“C”曲线的变化来讲，随C曲线右移，奥氏体晶粒粗大，成分均匀性提高，奥氏体稳定性增加，“C”曲线右移 根据C曲线可知其淬透性时间小于1S，故淬透性好其临界冷却速度为750℃图2 9SiCr钢奥氏体等温转变曲线（奥氏体化温度875℃） 图2中最上面一条水平线上方一点表示钢的临界点A1(727℃)即奥氏体与珠光体的平衡温度图2中下方的一条水平线Ms(170℃)为马氏体转变开始温度，Ms以下还有一条水平线Mf (-30℃)为马氏体转变终了温度A ccm =870℃加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度，Ac1=770℃加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度2.5 圆板牙的加工工艺流程圆板牙的加工工艺流程为：毛坯→锻造→球化退火→机械加工→淬火→检查→回火清洗→检查→发黑处理→外观处理。

2.6 圆板牙的热处理工艺2.6.。