搓丝板热处理工艺- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

处 理 Tr e a t me n t 搓丝板热处理工艺 江苏镇江拓普工具公司 ( 2 1 2 0 1 4 ) 赵步青 搓丝板是用于加工丝锥 、螺 栓的专用刀具 ，其 齿形大部分采用滚针冷滚压成形 。热处理后不再加 工，工作时齿 部要求能承受剧烈的冲击 载荷和挤压 应力的作用。其寿命 的高低和质量的好坏直接影响 加工出来的丝锥、标 准件等工件 的精度 ，同时对生 产进度带来重要影响。因此 ，搓丝板 的加工质量显 得尤为关键。从失效分析可知 ，热处理无疑是最关 键 的影响因素。 一 、搓丝板材料及其技术要求 G B T 9 7 2 搓 丝 板 标 准 规 定 搓 丝 板 采 用 9 S i C r 、C r l 2 Mo V钢制造 ，工作 部分 的硬度 为 5 9 6 2 HR C，若 6 2 HR C易崩齿 ， 5 9 H R C易磨损 ；淬 火马氏体 3级；工作表面不应有脱碳和硬度低的地 方；搓丝板表面不得有裂纹 、刻痕 、锈迹 和磨 削烧 伤等影响使用性能的缺陷。 搓丝板的结构形式有活动搓丝板 和固定搓丝 板 两种 ，如下 图所示 。 ( a )活动搓丝板 ( b )同定搓丝板 搓丝板的形式 l l 0 0 ? 0 、 用工装进行屏蔽 防护进行离子氮化，要注意 以 下两点。 ( 1 )圆柱销或保护套与工件之间的间隙保证在 0 1 0 0 3 0 ram 。 ( 2 )圆柱销 或保护 套 的关键部 位不 允许有 倒 角 ，以保 证 在进 行 离 子 氮 化 时不 会 出现 打 死 弧 现象。 3 8 始参磊 二、搓丝板热处理工艺 根据加工对象 ，选用合适 的搓丝板材料 ，有钊 对性地进行热处理 ，这样 才能制造 出高质量 、长寿 命的搓丝板 。以下按搓丝板用材分别介绍 比较实用 、 稳定的热处理工艺 ，供 同行们参考。 1 9 S i Cr钢搓丝板热处 理 搓丝板是搓制外螺纹 的刀具 ，工 作时齿 部受 强 烈的冲击载荷和挤压应力作用 ，通常出现磨损 或疲 劳失效。要求热处理后在齿根下 3 5 n l l l l 之内硬度为 5 8 6 1 HR C；淬火马氏体 3级；齿面不允许脱碳 ； 齿面变形量在公差 范围内。一般在充分脱氧的盐浴 炉中进行淬火 ，热处理工艺如下。 ( 1 )绑扎根据经验 ，将两块工件背靠背绑扎 在专用的淬火夹具上。 ( 2 )淬火8 6 08 7 0 0 4 0 5 m i n n 1 1 1 1 ，M6 以下规格淬 1 7 01 8 0 硝盐 ，大于 M 6规格淬 6 0 9 0 C油，油冷至 2 0 0 左右出油空冷 、 ( 3 )回火2 1 0 2 3 0 23 h硝盐叫火，I 叫火 后 硬度 为 5 9 6 2 H RC 。 2 Cr 1 2 M0 V钢制弧形搓丝板微变形淬火 在仪器仪表行 业，需要大量 的J L 毫 米螺钉，对 这些螺钉 的变形量要 求很严格 ，只允许 0 0 1 mi l 1 这就对弧形搓丝板提出了更高的要求 ：变形小，硬 0 00 0) L J 0 通过对 _T件非氮化表 面屏蔽保 护方 法的改进 ， 保证 了进行离子氮化时氮化炉的正常运行，避免 r 离子氮化后工件表面损伤 、烧结 、局部软点等缺陷， 同时保证了后序机加l I 二 的止常进行 ，提高 _r生产效 率。被废弃的边角材料被充分利刚来做防氮化丁装 ， 且丁装可以重复利用 ，产生 r较好的经济效镒 、 M W ( 2 01 1 0 6 0 3) 度高，耐磨性好。为此 ，选用 C r l 2 Mo V钢制造搓丝 板 ，热处理工艺如下。 ( 1 )淬火前的准备用多层报纸将搓丝板包好 ( 不可用铁丝扎 ，以防加热时腐蚀搓丝板 ) ，使搓丝 板表面光洁。然后将 搓丝板装入小铁盒 内，四周用 细木炭粒填满压实 ，上面用 黄泥密 封，按 固体渗碳 要求作好准备 ，最后入箱式炉加热。 ( 2 )淬火加热搓丝板对热硬性无要求 ，但耐 磨性一定要高，因此选择淬 火加热温度 以确保淬得 高硬度为前提 ，采用较低的 9 8 0 C 加热淬火。 ( 3 )冷却出炉后迅速取出工件 ，冷却时，搓丝 板上下平面用黄铜板压冷 ，同时在外工作面吹微量压 缩空气 ，待冷至 5 0 0 C 左右时人油冷却。注意 ，此时 仍用黄铜板夹持冷却 ，铜板的厚度一般为 1 21 5 ra m。 ( 4 )回火 1 7 01 8 0 2 h两次油中回火 ，也 可采用硝盐回火，但在回火前必须去油。 采用上述工艺 的弧形搓丝板硬度可 达 6 5 H R C， 而且韧性很好 ，变形量 0 0 0 7 ram，搓丝 1 0万次 以 上均未发现裂纹和磨损 ，寿命超过 1 5万次。 3 C r l 2 Mo V钢 制螺钉搓 丝板 盐浴淬 火 C r l 2 Mo V钢工具 盐浴淬火一般有两种工艺 ：即 低淬低回工艺 ( 1 0 2 01 0 3 0 q C加热淬火 ，1 8 0 2 0 0 回火 )和高淬高 回工艺 ( 1 1 0 01 1 2 0 C加热淬 火 ， 5 0 05 2 0 C回火) 。该工艺不同于前两者，采取不高 不低的淬火温度 ，高温回火 ，操作程序如下。 ( 1 )预 热 经 4 0 05 0 0 烘 干后 进入 8 2 0 8 5 0 的中温炉中预热 ，加热系数取 3 O一 4 0 s ra m。 ( 2 )加 热 高 温炉加热 ，要 经充分脱 氧捞 渣 ， 1 0 4 01 0 5 0 1 52 0 s ram。 ( 3 )冷却C r l 2 Mo V钢加热淬火在 5 0 0 左右有 一 个奥氏体 比较稳定的 区域，在此区域保 持很 长的 时间，奥 氏体也不会发生转变。鉴 于此 ，采取分 级 等温淬火 ：即在 5 8 06 2 0 中性盐 浴 中分级 3 5 mi n ，立即转入 2 5 02 8 0 硝盐中等温 3 0 4 5 m i n 。 ( 4 )回火5 0 0 5 2 0 q C 2 h两次硝盐中回火。 经上述工艺处理 的搓丝板变形小 ，硬度 为 5 9 6 0 H R C ，使用寿命较常规处理长。 4 C r 1 2 M0 V钢 制搓 丝板真 空淬火 C r l 2 M o V钢制 M2 5搓丝板用于搓 自行车幅条螺 纹，长期采用盐浴淬火 ，硬度 比较低，脱碳 易变形 ， 最高使用寿命为 1 2 万件。采用 1 0 3 0 1 0 6 0 真空淬火， 1 2 0 1 5 0 5 6 h真空回火后 ， 硬度高，畸变小，平 均使用寿命 6 8 8 5 万件， 较盐浴加热淬火提高 4 倍多。 5 C r l 2钢搓 丝板高温快速加热淬火 C r l 2钢制工具 ，一般采用 9 6 09 8 0 盐浴加热 淬火 ，为了改善基体 的韧性和细化晶粒 ，高温盐浴 快速加热用于搓丝板热处理获得了成功。试验证 明， 常规工艺处理的搓丝板使用寿命一般在 5 4万 5 5万 件 ，而高温快速加 热则使用 寿命 为 1 4 5万 1 5 4万 件 ，使用寿命提高了近 2倍。 热处理工艺如下： ( 1 )预热4 0 0 5 0 0 烘干后 8 2 08 5 0 2 3 ra i n预热 。 ( 2 )加热1 0 8 0 1 0 02 0 0 s( 视具体产品而 定 )加热 。 ( 3 )冷却5 0 8 0 热油中冷却。 ( 4 ) 回火去净油渍 ，在 2 3 02 4 0 2 h硝盐 中回火。 高温快速加热为何能提高搓丝板 的寿命 ，一般 认为是 由于高温快 速加热 时，碳化物 不均匀溶 解 ， 奥氏体 中平均含碳量降低 ，奥氏体成分也极不均匀 ， 故淬火后可得 到部分 的低碳马 氏体 ，同时在原先碳 化物 周 围和 奥 氏体 晶界 处，由于 短 时 间 ( 1 0 0 2 0 0 s )内碳来 不及扩 散 ，形 成碳含 量 高的奥 氏体。 淬火后，韧性高的残留奥氏体呈膜状连续分布于碳化 物的周围和晶粒间界处，有助于强度和韧性的提高。 6 C r l 2钢 制搓 丝板渗钒 复合处理 目前 ，在各种化学热处理中渗钒是获得表面高 硬度和高耐磨性 的方法之一。物理气相沉积的优 点 是处理温度低，工件变形小 ，但设备成本 昂贵 ；化 学气相沉积所用 的设备也较贵而复杂，且处理 温度 高，工件变形大 ；利用熔盐法渗钒可在工件表面形 成钒的碳化物覆盖层 ，其优点是设备简单 ，操 作方 便 ，无公害。渗钒通常采用在盐 浴中加入 钒铁粉末 的方法 ，但成本较高 ，工艺又较复杂。 以下介绍的是硼砂盐浴渗钒工艺在 C r l 2钢搓丝 板 上 的应用 。 渗钒处理是在 自制 的盐浴炉 中进行 ，熔盐为无 水硼砂 ，渗剂为 V 0 粉末 。待盐完全溶化后再加入 少量铝粉 ，经充分溶化后加热到 9 5 0 ，把经过强韧 化处理过的试样和工件放入炉 中并保温 3 5 h和 4 5 h 后出炉。为 了简 化工 艺，试样 经过 1 0 5 0 淬 火 + 处 理 at m e nt 参 磊 工 热 处 3 9 ygUo COn7 w w m e l W onon 处 理 at m ent 6 8 0 回火后直接人 9 5 0 C盐浴 中进行渗钒试验 ，基 体经强韧化处理和渗钒复合 处理后 ，其 力学性能如 表 l 所 示 。 表 1 C r l 2钢经不同热处理工艺后 的力学性能 硬度 抗弯强度 挠度 冲击韧度 4 热处理工艺 HR C MP a m m ( J e m ) 1 0 5 0 o C油淬 +6 8 0 X 2 h 回火 +9 5 0 C淬 火 +2 2 0 6 1 5 2 6 8 5 1 9 8 4 9 x 2 h回火 1 0 5 0 C油淬 + 6 8 0 ( 3 x 2 h 6 1 5 2 8 5 3 2 7 4 4 8 回火 +9 5 0 C 3 5 h渗钒 1 0 5 0 油淬 + 6 8 0 C x 2 h 6 2 5 3 0 0 3 2 8 7 4 9 火 +9 5 0 C x 4 5 h渗钒 试样经过表面强化后晶粒明显细化，力学性能 得到明显改善 。渗钒处理后的表面得到 71 2 m厚 的白亮层 ，成分 主要是 V C化合物 ，其 主要原 因是 C r l 2钢基体含碳量较高，渗钒时能充分供给碳，有 利于 V C的形成。 C r l 2钢搓丝板经强韧化 +渗钒复合处理后 能获 得很 高 的耐 磨 性 ，一 是 表 面 的硬 度 高( 2 8 0 0 3 0 0 0 H V) ，另外基体强度和硬度也很高 ，渗层和基体 结合牢固 ，在实际磨损条件下渗层不易脱落 ，因此 耐磨性得到显著提高。 实践考核 ， 经渗钒复合处理 的 C r l 2钢搓丝板较 常规处理使用寿命提高 3 4倍。 7 T8钢制搓 丝板热处理 铁路螺纹道钉( M2 41 9 5 mm)是 由 q 5 2 0 mm的 Q 2 3 5 A钢经冷镦挤后 ，在搓丝机上搓制而成。搓丝 板外形尺寸为 3 5 0 ra m1 0 0 mm X 7 0 ra m，其工作时承 受较高的挤压应力，以及一定 的冲击力 、弯曲力和 强烈的摩擦 力等机械作用。因此 ，搓丝板应具有较 高的变形抗 力、断裂抗 力、耐疲 劳和耐磨损性 能 ， 以防止在使用过程中出现早 中期脆 断、软塌 、疲劳 断齿和磨损失效，要求硬度为 5 86 2 H R C。 搓丝板一般选用 9 S i C r或 C r l 2钢制造 ，但也有 不少企业就地取材，用 T 8钢制作。因 T 8钢具有价 廉 ，实用 ，成本低 ，来源 广和 工艺性 能好 等优点。 以下简介 T 8钢搓丝板盐水 一发蓝液分级淬火工艺。 ( 1 )原T艺7 9 0 o C 2 h箱式炉保护加热，水淬 油冷，1 8 0 C X 2 h回火，表面硬度可达 5 56 2 HR C， 使用寿命只有 2 0 0 0 3 0 0 0件 ，主要失效形式是软塌 、 4 0 酗参 磊 工 崩齿 、疲劳断裂和中期磨损 。 ( 2 )改进后 的工艺6 0 0 o c2 h预热 ( 工作面 涂硼