4Cr13游標(biāo)卡尺的熱處理工藝

1、4Cr13游標(biāo)卡尺的熱處理工藝摘要：在當(dāng)今社會對機(jī)械加工精度的日益苛刻的前提下，簡要分析討論制造游標(biāo)卡尺的材料選擇，熱處理工藝加工。本文就是針對通過4Cr3不銹鋼游標(biāo)卡尺的熱處理工藝，了解4Cr13不銹鋼的在正火、淬火、回火的組織特性，選擇合理的量具制造工藝要求關(guān)鍵詞：游標(biāo)卡尺4Cr13不銹鋼熱處理一、游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)隨著現(xiàn)代社會科技發(fā)展要求，對于加工工件精度要求越來越嚴(yán)格，所以近些年來，市場上對游標(biāo)卡尺的精度、材料、處理工藝等條件要求也越來越高。所以本次論文主要是通過對含碳量較高的4Cr13型不銹鋼的游標(biāo)卡尺，對其進(jìn)行熱處理工藝試驗(yàn)，如圖1所示游標(biāo)卡尺示意圖。圖1所示游標(biāo)卡尺示意圖游標(biāo)卡尺主要

2、是由主尺和附在主尺上能夠自由滑動的游標(biāo)這兩部分組成。在游標(biāo)卡尺的游標(biāo)和主尺上還有兩副活動量爪，分別是內(nèi)測量爪和外測量爪，通常是用來測量內(nèi)徑和外徑，同時在游標(biāo)卡尺的尾部還有伸出的深度尺，主要用來測量深度要求。于是根據(jù)游標(biāo)卡尺在使用性能和制造工藝要求下，選擇合理的熱處理工藝是本次論文的重點(diǎn)要求。二、游標(biāo)卡尺的選材要求及選材游標(biāo)卡尺的要求較高，但其在使用的過程中也會因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)磨損、尺身與尺框之間產(chǎn)生間隙、尺身厚度不均勻和主尺彎曲等失效現(xiàn)象。因此，為了防止失效的出現(xiàn)，我們要對游標(biāo)卡尺的零件進(jìn)行合理選材與熱處理工藝的優(yōu)化，最大限度的減少由于游標(biāo)卡尺的失效而引起的測量誤差。1 .選材要求(1)零件在

3、使用中應(yīng)該具有的力學(xué)性能，這是選擇游標(biāo)卡尺材料的必要條件，也是零件乃至機(jī)器完成其功能的基本保證。那么對于游標(biāo)卡尺的使用性能主要是由力學(xué)性能和物理性能表征。(2)材料要具有制成制品之后，能夠在較長時間內(nèi)完成預(yù)定的工作同時不會被破壞。(3)材料能夠適應(yīng)各種加工工藝，同時獲得所要求的使用性能或形狀。(4)材料選擇是不一定是最貴的，但是一定是要最適合用來加工該零件的，并且要使總成本降到最低或市場效益最大。(5)材料的選擇要適合該種工具的工作環(huán)境要求。2選材于是，通過查詢資料我們知道常用的幾種用于制造游標(biāo)卡尺的鋼材料，主要是碳素工具鋼、不銹銘鋼、合金工具鋼等鋼材料。(1)碳素工具鋼制造游標(biāo)卡尺通常選T8

4、A、T9或T10A鋼，因?yàn)檫@些鋼不僅退火硬度低而且價格很便宜，同時加工性能較好。碳素工具鋼也會隨著碳含量升高，其耐磨性也會提高。同時隨著含碳量的升高，淬火后也更加容易得到馬氏體。綜合以上，對于碳素工具鋼可以選用T10A鋼可以作為游標(biāo)卡尺的主尺、游標(biāo)、量爪等零件的制造材料。(2)不銹鋼。如果選用不銹鋼作為制造游標(biāo)卡尺的材料，通常可以選擇2Cr13、3Cr13和4Cr13及8Cr16鋼。但是4Cr13鋼比同樣條件下，其他的幾種不銹鋼得到的馬氏體具有更好的抗銹蝕性、耐磨性，通過金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)其碳化物分布更均勻。于是同樣可以選用4Cr13鋼作為游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)的制造材料。(3)合金工具鋼利用合

5、金工具鋼制造游標(biāo)卡尺通?？梢詮腉Cr15、9CrWMn和CrWMn鋼中選擇，這些材料都具有較好的淬透性、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，并且也都符合制造游標(biāo)卡尺的硬指標(biāo)要求。但是合金工具鋼的硬度較高，韌性不足，而且在價格上也要高于其他兩種型號的鋼材。所以在合金工具鋼中，GCr15鋼是本組型號鋼的較好選擇。小結(jié)游標(biāo)卡尺在制造工藝和使用性能上有一定的要求：要具有較寬的高硬度淬火加熱區(qū)間，保證工件具有較高的使用壽命。熱處理變形小，盡量減少由于熱處理造成的變形。加工后組織性能穩(wěn)定，以保證游標(biāo)卡尺在使用過程中的穩(wěn)定性要求。切削加工性能較好，易于達(dá)到尺寸配合精度。綜合游標(biāo)卡尺的性能要求以及各種型號鋼材的評比結(jié)果要求，

6、4Cr13鋼和GCr15鋼是較好的選擇，但是從價格及加工成本上來講，4Cr13鋼是更好的選擇。所以最終選定4Cr13鋼作為游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)、量爪及框架的制造材料。三、熱處理工藝選擇1 .預(yù)備熱處理的選擇對于4Cr13鋼制的游標(biāo)卡尺的尺身而言，預(yù)備熱處理可采用退火、正火、等溫球化退火、高溫回火等熱處理工藝。然而，如果采用等溫球化退火工藝作為游標(biāo)卡尺的尺身預(yù)備熱處理工藝，可得到球化體組織，能夠得到鋼的最佳塑性和最低硬度，能夠很大程度上改善切削加工性能，同時為最終熱處理做最好的組織準(zhǔn)備；如果原毛坯中有網(wǎng)狀碳化物，還要先進(jìn)行正火以消除網(wǎng)狀碳化物，然后再進(jìn)行球化退火。所以通過采用等溫球化退火工藝作為

7、游標(biāo)卡尺的主尺預(yù)備熱處理工藝較為合適。2 .最終熱處理的確定最終熱處理可以采用淬火+低溫回火。淬火可以提高工件的硬度和耐磨性，然而，淬火完成之后還必須要有回火與之配合。那么低溫回火時，馬氏體發(fā)生分解，從而析出碳化物而變成為回火馬氏體，消除了部分的淬火應(yīng)力；還能夠愈合在淬火時產(chǎn)生的微裂紋；也可以在較小程度下降低加工件的硬度，明顯地提高鋼的韌性。這就滿足了游標(biāo)卡尺對高硬度、高耐磨性以及適當(dāng)?shù)捻g性的要求。3 .研究意義游標(biāo)卡尺在生產(chǎn)和科研中發(fā)揮著重要作用，有一定的市場需求。為了滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需要，我們要選擇合理的制造材料，同時也要選擇最合適的熱處理工藝，最大限度的提高游標(biāo)卡尺的使用性能。故此，研

8、究和優(yōu)化游標(biāo)卡尺的選材與熱處理工藝的意義，就是能夠大幅降低生產(chǎn)成本獲得更好的使用性能，為加工生產(chǎn)提供最可靠的保障。四、熱處理工藝制定1.4Cr13鋼的成分和性能在設(shè)計(jì)工藝前，有必要先對4Cr13鋼的成分和性能進(jìn)行討論，然后再根據(jù)其成分和性能設(shè)計(jì)工藝。高碳銘工具鋼4Cr13是世界上生產(chǎn)量最主要的工具鋼，占世界工具鋼生產(chǎn)總量的65%以上。4Cr13鋼是一種合金含量較少，具有良好性能，應(yīng)用最廣泛的高碳銘工具鋼。以至于現(xiàn)在我們所用的車刀、銃刀、錢刀等很多刀具，量具都使用4Cr13鋼。4Cr13鋼經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。(1) 4Cr13的化學(xué)成分及其

9、特點(diǎn)碳C:0.360.45銘Cr：12.0014.00硅Si:<0.60鎰Mn：<0.80銀Ni:允許含有w0.60從4Cr13不銹鋼的化學(xué)成分中我們不難看出以下特點(diǎn)：4Cr13鋼含碳量很高，屬于過共析鋼。大量的碳將會有一部分存在于馬氏體基體中，以強(qiáng)化馬氏體；另一部分碳形成足夠數(shù)量的碳化物以獲得較高的耐磨性和硬度；但是碳含量過高也會增加碳化物分布的不均勻性，容易生成網(wǎng)狀碳化物而降低該鋼的性能。Cr元素的含量較高，其作用主要是提高鋼的淬透性和鋼的耐腐蝕性能。鋼中部分銘形成的合金滲碳體在淬火加熱時溶解較慢，可減少過熱傾向，經(jīng)過熱處理后可以細(xì)化晶粒；使碳化物能以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)均勻分布于鋼基體組

10、織中，既可提高鋼的回火穩(wěn)定性，又可提高鋼的硬度，進(jìn)而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。加入硅、鎰、銀等元素能夠進(jìn)一步提高該鋼的淬透性。(2) 4Cr13鋼的力學(xué)性能硬度：退火w201HB,壓痕直徑3.94.3mm,淬火A50HV(3) 熱處理工藝要求：熱處理規(guī)范：退火750800c緩冷或約750c快冷；淬火10501100c油冷；(3回火200300c快冷。金相組織：組織特征為馬氏體型。該鋼抗氧化性好，可在600650c長期使用。如表1所示4Cr13不銹鋼的熱處理工藝表14Cr13鋼的熱處理項(xiàng)目退火淬火回火加熱溫度/C8009009501050400600冷卻爐冷油冷空冷五、加工工藝流程制定零件加

11、工工藝流程檢測處理，檢測處理，機(jī)械加工.最終熱處理校直、磨削<J1 .設(shè)備的選擇選用適當(dāng)?shù)臒崽幚碓O(shè)備依據(jù)是熱處理工藝的類型，產(chǎn)品零件的特性，即零件形狀、尺寸、質(zhì)量和材料，產(chǎn)品技術(shù)要求和精度，產(chǎn)品生產(chǎn)量和勞動量，所用能源、氣氛及淬火介質(zhì)的物質(zhì)條件。(1)熱處理爐型選擇在工業(yè)生產(chǎn)上，為了降低生產(chǎn)成本，通常采用鹽浴爐進(jìn)行加熱，工件在浴爐中加熱與液體介質(zhì)相接觸，靠對流換熱。但是依靠鹽浴爐加熱時對加工件表面清理工作量較大，于是為了快速加熱，同時使變形較小，可以采用電阻爐進(jìn)行加熱。與鹽浴爐相比，電阻爐具有裝料多，適合于各種型號零件的加熱，同時不需要消耗鹽、堿等介質(zhì)，減少了污染環(huán)境，還不需要對零件表面

12、進(jìn)行清理；零件能夠隨著電阻爐的冷卻而冷卻，正好能夠滿足預(yù)備熱處理必須要隨爐冷卻這一階段。于是本論文中采用井式電阻爐進(jìn)行加熱。由4Cr13鋼的熱處理溫度我們能夠知道，預(yù)備熱處理和最終熱處理的加熱溫度均低于950C,所以可以采用RJ-65-9型號的中溫井式電阻爐，如圖2所示的中溫井式電阻爐。圖2的中溫井式電阻爐中溫井式電阻爐RJ-65-9技術(shù)規(guī)格：額定功率：65KW;額定電壓：380V;額定溫度：950C;爐膛尺寸（mm）:600X1600;外形尺寸（mm）:1800X1760X3180;最大一次裝載量：700Kg;加熱區(qū)：2;相數(shù)：3;重量：4000Kg。（2）其它設(shè)備及要求磨床設(shè)備為了保證加工

13、工件的表面質(zhì)量，對游標(biāo)卡尺的主尺進(jìn)行磨削加工處理，本文中主要使用臥軸矩臺平面磨床，如圖3所示臥軸矩臺平面磨床M7130圖3臥軸矩臺平面磨床M7130檢測設(shè)備工件加工完成之后要對工件的硬度要求進(jìn)行測量，本論文主要是利用維氏硬度計(jì)檢測4Cr13鋼的游標(biāo)卡尺的主尺部分，如圖4所示維氏硬度計(jì)。giii戶圖4維氏硬度計(jì)矯直設(shè)備游標(biāo)卡尺主尺部位加工完成之后，要進(jìn)行矯直處理，增加游標(biāo)卡尺的精度要求和形狀要求，由于采用的鋼材料是不銹鋼，其硬度較大,于是使用YJ系列懸臂式型鋼矯直機(jī)，如圖5所示懸臂式型鋼矯直機(jī)YJ550,其主要參數(shù)：平均輻距：500mm;輻數(shù)：9+1;可矯型鋼最大尺寸和規(guī)格：20M50;矯直速度

14、M/S:1.5;主電機(jī)功率/KW:75。圖5懸臂式型鋼矯直機(jī)YJ550清洗設(shè)備清洗設(shè)備有連續(xù)式，室式，梢式等清洗機(jī)和清洗梢，那么多數(shù)清洗機(jī)是與加熱淬火設(shè)備配套使用的，應(yīng)根據(jù)受熱處理件的批量和淬火爐的操作方式進(jìn)行選擇。零件在熱處理前需清除銹斑，油漬，污垢等清洗工作，以保證不阻礙加熱和冷卻。那么經(jīng)過熱處理之后也需要進(jìn)行清洗，以去除零件表面氧化皮，不影響下道工序加工。選用一般清洗機(jī)即可，那么我們直接是通過在工廠設(shè)備進(jìn)行清洗，適合大批量生產(chǎn)，所以選用有輸送帶式清洗機(jī)的清洗設(shè)備，如圖6所示選用QXLT型清洗機(jī)。圖6QXLT型清洗機(jī)2、預(yù)備熱處理若供貨狀態(tài)為球化退火則進(jìn)行下一道工序，否則進(jìn)行預(yù)備熱處理。對

15、于4Cr13鋼制的游標(biāo)卡尺尺身而言，預(yù)備熱處理可采用工藝如表2所示的4Cr13鋼預(yù)備熱處理。然而此時采用了等溫球化退火工藝來作為游標(biāo)卡尺尺身的預(yù)備熱處理工藝。因?yàn)榍蚧嘶鹂傻玫角蚧w組織，使鋼具有最佳塑性和最低硬度，為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，還可使切削加工性有很大的改善。如果原材料原始組織中有網(wǎng)狀碳化物，則先進(jìn)行正火（消除碳化物）然后再進(jìn)行球化退火。表24Cr13鋼預(yù)備熱處理鋼號工藝名稱工藝要點(diǎn)硬度(HBS4Cr13退火790810c保溫26h,以1030C/h,冷至650c以下，出爐空冷170207等溫球化退火780790c保溫24h,爐冷至700720c保溫36h,冉爐冷至600c以下，出爐

16、空冷179207正火900950c保溫12h,分散空冷270390高溫回火600700c保溫后空冷2292853、機(jī)械加工通過數(shù)控加工的方法對游標(biāo)卡尺零件進(jìn)行加工，數(shù)控加工過程中，首先應(yīng)根據(jù)零件圖樣進(jìn)行工藝分析、處理，確定機(jī)床的切削用量、工步的安排、進(jìn)給路線、加工余量及刀具的尺寸和型號等，然后再能編制加工程序。編好相應(yīng)的加工程序，確定合適的切削用量并通過計(jì)算。主軸轉(zhuǎn)速n。一般根據(jù)切削速度來選定。計(jì)算公式為：n=VcX1000/（兀XDc）式中：DC一刀具直徑（mm）Vc-切削速度（m/minV在使用球頭刀時要做一些調(diào)整，球頭刀的計(jì)算直徑De小于銃刀直徑DC。De=D2c-（Dc-2xPa）2X

17、0.5式中：DC一銃刀直徑（mm）Pa-背吃刀量而n=VcX1000/（兀XDe）進(jìn)給速度Vf：Vf=nXzXfL式中：Vf一工作臺的進(jìn)給量（mm/min）;n一主軸轉(zhuǎn)速（r/min）;z一刀具齒數(shù)；fL一進(jìn)給量（mm/齒），由刀具供應(yīng)商提供4、最終熱處理3淬火保溫時間淬火保溫時間是指工件裝爐后，從爐溫回升到淬火溫度時算起，直到出爐為止所需要的時間。而淬火保溫時間可根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式估算。t-:KD其中,t加熱時間min,口一力口熱系數(shù)（min/mm或s/mm）,D一工件有效厚度（mm）,K一裝爐條件修正系數(shù)，通常取11.5。穩(wěn)定化處理低溫回火前，在200225c較長時間（約8h）回火，以增加卡

18、尺尺身的尺寸穩(wěn)定性。這樣可使得殘余奧氏體充分溶解，同時釋內(nèi)放應(yīng)力，使工件尺寸穩(wěn)定性提高。（3低溫回火低溫回火時，馬氏體發(fā)生分解析出。"碳化物而成為回火馬氏體，淬火應(yīng)力得到部分消除。淬火時產(chǎn)生的微裂紋也大部分得到愈合，因此低溫回火可以在很少降低硬度的同時使鋼的韌性明顯提高。這就滿足了卡尺對高硬度、高耐磨性以及適當(dāng)?shù)捻g性的要求。對于這一工藝的可行性已通過實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。為了達(dá)到良好的尺寸穩(wěn)定性，回火前增加冷處理工藝或采用200225c較長時間（約8h）回火，這里采用后者。綜合以上，得到“淬火+低溫回火”的熱處理工藝亦即最終熱處理工藝。5、校直、研磨（1）矯直機(jī)械加工完成之后，由于加工的需求

19、，要對游標(biāo)卡尺主尺部分進(jìn)行矯直處理，從而提高其平直度。在輻式矯直機(jī)中經(jīng)過交錯排列的矯直輻的多次反向彎曲，原始曲率的不均勻度逐漸減小，進(jìn)而矯平。校直質(zhì)量要求3凡經(jīng)校直的工件，應(yīng)100%檢查變形，復(fù)查硬度。檢查零件的夾角、小孔、鍵梢及螺紋等部位是否有損傷。必要時應(yīng)用探傷方法檢查工件有無裂紋，要特別注意加壓、錘擊部位的微細(xì)裂紋。凡經(jīng)校直的工件，均應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力回火，回火溫度不應(yīng)引起硬度下降，回火時問應(yīng)超過2小時，除有回火脆性的工件應(yīng)快冷外，一般用空冷。(2)研磨將工件樣品固定在臥軸矩臺平面磨床工作臺上，進(jìn)行研磨處理，設(shè)定好研磨機(jī)參數(shù)之后，在研具表層涂抹一層研磨劑，有促進(jìn)研磨、潤滑和冷卻作用。6、檢測處

20、理用裝有正四棱錐形金剛石壓頭的HV1000型Vickers顯微硬度計(jì)，其壓頭梭錐兩對面夾角為136°,調(diào)節(jié)使10地鏡位于主體正前方位置，轉(zhuǎn)動升降絲桿使試驗(yàn)臺上升，直至試樣表面清晰成像。在350N壓力作用下壓入試樣表面，保持載荷時間30s后，卸除試驗(yàn)壓力，可得到金剛石壓頭壓入材料的痕跡，如圖7所示硬度計(jì)的壓痕。圖7硬度計(jì)壓痕7、清洗、刻線(1)清洗為避免污染工作場地和環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)廢物的回收利用，所有經(jīng)機(jī)械加工、熱處理前的零件都必須進(jìn)行清洗，以除去其表面油脂、污物、切削液和金屬碎屑。用油淬火的零件在進(jìn)入回火爐前也必須清洗，除去表面氧化皮，為此需要使用清洗液。后者是用單一或多種化學(xué)品配置的

21、水溶液。0清洗機(jī)理清洗劑靠物理和化學(xué)反應(yīng)起作用。有些污染物是被清洗劑包圍發(fā)生反應(yīng)后被清除的，堿性清洗劑和脂性污物發(fā)生皂化作用被清除，溶于水的污物被清洗劑溶解；一些乳化洗滌劑把油脂溶解形成乳白色乳化劑使其清除，潤濕劑或表面活性劑是清洗劑的關(guān)鍵成分，可降低液體表面張力，使清洗液易于滲入污物與工件表面的界面。撞擊和攪動屬物理作用。碰撞靠清洗劑的噴射來實(shí)現(xiàn)，通過一系列噴嘴在高壓下把液體沖向工件，攪拌僅適用于浸泡清洗，浸泡清洗劑的效果只取決于其洗凈能力，把空氣或蒸汽吹入清洗劑的攪動作用非常有助于污物的徹底清理。清洗步驟工件裝框完畢后用行車吊至清洗機(jī)清洗，清洗時要平穩(wěn)開動行車，不可使清洗框與其他物件碰撞，

22、以免碰傷工件。所有有孔的工件清洗機(jī)清洗后要用高服氣將孔吹干凈.不好裝框的工件用吊環(huán)和鋼絲繩吊至清洗機(jī)清洗。精密工件和清洗機(jī)無法清洗的工件可以用酒精或丙酮將工件擦洗干凈。(2)刻線很久以來，量具生產(chǎn)廠家對量具線條的加工工藝一直以照相、腐蝕工藝為主。線條加工工藝復(fù)雜，工序繁多，而且接觸酸、苯及銘醉等化學(xué)物品，對人體存在危害，對環(huán)境構(gòu)成污染隱患。近幾年來，隨著激光制造技術(shù)的迅速發(fā)展及在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，針對線條刻制的激光刻線機(jī)得到研發(fā)生產(chǎn)，激光刻線工藝逐漸被量具廠家所使用。目前常見的激光刻線機(jī)有燈泵激光刻線機(jī)、半導(dǎo)體激光刻線機(jī)和光纖激光刻線機(jī)二種。本次試驗(yàn)選用激光刻線工藝，其刻線工藝流程如下：整個

23、流程操作簡單，方便快捷，整個流程只需要一個操作者即可，易于掌握控制；工藝不接觸化學(xué)藥品，無污染源；(3所需要的耗材根據(jù)使用的刻線掃L不同而不同.光纖激光刻線機(jī)幾乎不需要什么輔助耗材，只需要定期做以簡單維護(hù)即可；(4激光刻線工藝屬單件加工，比照相腐蝕工藝效率略低。但激光刻線的廢品率要小很多，廢品率僅為9%;(5標(biāo)刻后的線條整齊、字圖歸整。8、檢驗(yàn)并入庫通過加工組裝完成之后，對游標(biāo)卡尺進(jìn)行檢測，主要檢測其測量精度和要求，并對檢測的結(jié)果做好相應(yīng)的記錄，將合格的游標(biāo)卡尺入庫保存。六、實(shí)驗(yàn)熱處理工藝與組織分析在實(shí)驗(yàn)中，需進(jìn)行正火、淬火、淬火+低溫回火、淬火+中溫回火和淬火+高溫回火等工藝。通過對實(shí)驗(yàn)試樣

24、的組織分析，在設(shè)計(jì)游標(biāo)卡尺零件熱處理工藝時選擇了合理的熱處理工藝。(1)正火工藝及其組織分析0正火工藝正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻化，也可消除高碳鋼的網(wǎng)狀碳化物。具工藝是將鋼加熱到Ac3或Accm以上3050c保溫，然后在室溫的靜止空氣中自然冷卻。4Cr13鋼的Ac3為900C,故其正火工藝曲線如圖8。圖84Cr13鋼正火工藝曲線組織分析組織分析(a)正火200x(b)正火500X(c)正火200X圖9經(jīng)4%i肖酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下4CN3鋼正火顯微組織(a)(b)(c)。試樣正火后其組織如圖9所示，實(shí)驗(yàn)測得其硬度為354HBS,這比試樣退火后的硬度高。圖中，滲碳體細(xì)小、均勻、彌散地

25、分布，而珠光體組織也較細(xì)小。細(xì)小均勻的組織使得4Cr13鋼的缺陷減少(消除了網(wǎng)狀碳化物)、切削性能得到改善。故正火也可作為預(yù)備熱處理。(2)淬火工藝及其組織分析0淬火工藝淬火就是將鋼加熱到臨界溫度(Ac3或Ac1)以上，保溫一定時間使之奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度的冷速進(jìn)行冷卻的一種工藝過程。由于4Cr13鋼是高碳鋼，故采用不完全淬火，具具體工藝曲線如圖10所示。840油將30|時同,min圖104Cr13鋼淬火工藝曲線(b)(b)X500(c)x1000(a)x200組織分析試樣淬火后組織如圖11所示，實(shí)驗(yàn)測得其硬度為6265HRC以(b)圖為例，淺灰色基體為隱針狀馬氏體，細(xì)小白色顆粒為碳

26、化物。這種馬氏體亞結(jié)構(gòu)主要為李晶，從而使4Cr13鋼具有較高的強(qiáng)硬度。圖11經(jīng)4%i肖酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼淬火顯彳組織(a)(b)(c)(3)淬火+低溫回火工藝及其組織分析淬火+低溫回火工藝一般來說，淬火后還必須有回火與之配合，以提高硬度和耐磨性及強(qiáng)韌性(釋放淬火內(nèi)應(yīng)力)。最終得到隱晶馬氏體和細(xì)粒狀碳化物，即回火馬氏體。故其工藝曲線如圖12所示圖124Cr13鋼淬火+低溫回火工藝曲線圖124Cr13鋼淬火+低溫回火工藝曲線2組織與性能分析(a)x200(b)(a)x200(b)圖13經(jīng)4%肖酸酒精溶液腐蝕,X500(c)X1000不同放大倍數(shù)4Cr13鋼淬火M氐溫回火顯微

27、組織(a)(b)(c)由圖13組織知，基體為回火馬氏體，白色點(diǎn)、粒狀為未溶解的碳化物，輕微白色帶狀為聚集分布的顆粒狀碳化物所構(gòu)成的輕微帶狀偏析。這是由于凝固時產(chǎn)生了枝晶偏析，因而在軋制后，出現(xiàn)帶狀偏析，它使鋼材在球化退火以及淬火、回火后獲得不均勻的顯微組織，從而使鋼的力學(xué)性能，尤其是疲勞性能下降。實(shí)驗(yàn)測得其硬度為6164HRC,可以滿足生產(chǎn)要求。(4)淬火+中溫回火工藝及其組織分析(1淬火+中溫回火工藝淬火+中溫回火工藝曲線如圖14所示。圖144Cr13鋼淬火+中溫回火工藝曲線組織與性能分析(a) X200(b)X500(c)x1000圖15經(jīng)4%肖酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼淬

28、火+中溫回火顯微組織(a)(c)由圖15組織知，試樣經(jīng)淬火+中溫回火得到回火屈氏體，即為0c相和細(xì)小的K(碳化物)。K和不再保持共格聯(lián)系，共格強(qiáng)化消失。因碳化物稍大，彌散強(qiáng)化作用降低，使其硬度相對低溫回火試樣的硬度低，塑性升高。測得試樣硬度為4850HRC,低于淬火+回火后的硬度。(5)淬火+高溫回火工藝及其組織分析淬火+高溫回火工藝淬火+高溫回火工藝工藝曲線如圖16所示。圖164Cr13鋼淬火+高溫回火工藝曲線組織與性能分析圖17經(jīng)4%i肖酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼淬火+高溫回火顯微組織（a）（b）（c）由圖17組織知，工件經(jīng)高溫回火得到由鐵素體和彌散分布于其中的細(xì)粒狀滲碳體

29、組成的回火索氏體，其中FqC粗化、球化，鐵素體晶粒呈等軸狀（相發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶）。這使得鋼的試樣進(jìn)一步提高，硬度降低。測得試樣硬度為375HRS.七、結(jié)論游標(biāo)卡尺作為測量零件的強(qiáng)度和精密劃線一種量具，它的精度、耐磨性和耐蝕性要求較高。另外，作為量具的尺寸穩(wěn)定性要求也較高。游標(biāo)卡尺主要應(yīng)用于生產(chǎn)和科研，有一定的市場市場需求。本文通過對游標(biāo)卡尺的選材和熱處理工藝的分析與設(shè)計(jì)，最終得到了以下結(jié)果：在遵循使用性原則、工藝性原則和可靠性原則及材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性要求的基礎(chǔ)上，先對游標(biāo)卡尺進(jìn)行工況分析，然后進(jìn)行預(yù)選擇，得出硬指標(biāo)和軟指標(biāo)，再根據(jù)硬指標(biāo)和軟指標(biāo)做出終選擇。最終選擇了4Cr13鋼來制造游標(biāo)卡尺零件（

30、除劃線爪外）。從游標(biāo)卡尺零件的技術(shù)要求（較高耐磨耐蝕性、表面光潔度、尺寸穩(wěn)定性和較小的熱處理畸變以及一定的淬透性）出發(fā)，設(shè)計(jì)了游標(biāo)卡尺零件的熱處理工藝。由于球化體組織具有一個連續(xù)的、塑性好的鐵素體基體，使鋼具有最佳塑性和最低硬度，為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，還可使切削加工性有很大的改善。所以采用了等溫球化退火作為預(yù)備熱處理工藝。即先將工件加熱到785c保溫3h后，打開爐門冷至710c保溫4h,爐冷至600c空冷。為了獲得較高的硬度和較好的耐磨性，最終熱處理采用淬火+低溫回火的工藝。即先將工件加熱至840c保溫20min后油冷，工件冷至室溫后即加熱至210c保溫8h,再爐冷至150c保溫135min后空冷。為了進(jìn)一步提高游標(biāo)卡尺尺身的硬度、耐磨性和耐蝕性，采用了鍍硬銘的工藝。電鍍硬銘工藝的流程為：化學(xué)除油+電解除油+陰極活化+鍍沖擊銀+鍍硬銘。而采用激光刻線的工藝，可提高游標(biāo)卡尺的測量精度。由于尺身為細(xì)長件，