工具鋼熱處理工藝組織性能的系統(tǒng)

工具鋼熱處理工藝-組織-性能的系統(tǒng)分析(綜合性實(shí)驗(yàn))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握工具鋼熱處理中成分—工藝—組織—性能內(nèi)在關(guān)系；2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握材料的系統(tǒng)分析方法。3.了解工具鋼不同工藝條件下的常見(jiàn)組織。二、實(shí)驗(yàn)原理工具鋼主要用于制造各種切削刀具，模具和量具。所以要有高的硬度和耐磨性、高的強(qiáng)度和沖擊韌性等。常用的工具鋼有T10、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V等。T10是普通碳素工具鋼，淬火－回火態(tài)組織為：回火馬氏體＋顆粒狀碳化物滲碳體＋少量殘余奧氏體。9CrSi是低合金工具鋼，淬火－回火態(tài)組織為：回火馬氏體＋顆粒狀碳化物滲碳體。Cr12MoV是模具鋼，淬火－回火態(tài)組織為：回火馬氏體＋塊狀碳化物滲碳體。下面以高速鋼為例，介紹其熱處理工藝特點(diǎn),顯微組織與性能的關(guān)系。鑄態(tài)的高速鋼的顯微組織黑色組織為δ共析相；白色組織是馬氏體和殘余奧氏體；魚(yú)骨狀組織是共晶萊氏體。鑄態(tài)高速鋼的顯微組織中，碳化物粗大，且很不均勻，不能直接使用，必須進(jìn)行反復(fù)鍛造。鍛造后還須進(jìn)行退火。退火的目的：①消除鍛造應(yīng)力，降低硬度便于切削加工；②為淬火組織做好組織上的準(zhǔn)備。因?yàn)樵M織為馬氏體、屈氏體、或索氏體的高速鋼，未經(jīng)退火，淬火時(shí)可能引起萘狀斷口。退火溫度宜為860～880℃，加熱時(shí)間為3～4小時(shí)左右，為了縮短退火時(shí)間，一般采用等溫退火，即：860～880℃加熱3～4小時(shí)，爐冷到700～750℃等溫4～6小時(shí)。鍛造退火組織：在索氏體基體上分布著粗大的初生碳化物和較細(xì)的次生碳化物（碳化物呈白亮點(diǎn)）。高速鋼的淬火工藝的特點(diǎn)：主要是加熱淬火溫度高。目的是盡可能多的使碳和合金溶入奧氏體。高速鋼的淬火方法有油淬、分級(jí)、等溫、空冷等。以W18Cr4V為例，淬火溫度在1270℃～1290℃，淬火組織是由（60～70%）馬氏體和（25～30%）殘余奧氏體及接近10%的加熱時(shí)未溶的碳化物組成，晶粒度9～10級(jí)。硬度63～64HRC。當(dāng)淬火溫度不足，在1240℃～1260℃時(shí)，碳化物大部分未溶入奧氏體，晶粒度為11～12級(jí)。硬度62～63HRC。當(dāng)淬火溫度過(guò)高，在1300℃～1310℃時(shí)，碳化物數(shù)量減少，晶粒度7～8級(jí)。硬度64～65HRC。當(dāng)淬火加熱溫度達(dá)1320℃左右時(shí)，晶界開(kāi)始熔化，出現(xiàn)共晶萊氏體和δ共析相，此時(shí)過(guò)燒。當(dāng)兩次淬火之間未經(jīng)充分退火，易產(chǎn)生萘狀斷口，斷口呈魚(yú)鱗狀白色閃光，如萘光，晶粒粗大，或大小不勻。為了進(jìn)一步減少變形并提高韌性，對(duì)于形狀復(fù)雜，碳化物偏析嚴(yán)重的刀具可用等溫淬火。等溫溫度為240～280℃左右，其組織為40～50%下貝氏體和20%馬氏體和35～45%殘余奧氏體及未溶碳化物。高速鋼回火工藝的特點(diǎn)，主要是回火溫度高，回火次數(shù)多，回火溫度在560～570℃時(shí)，硬度和強(qiáng)度可達(dá)到最大值。由于淬火高速鋼中殘余奧氏體數(shù)量較多，經(jīng)一次回火后，仍有10%的未轉(zhuǎn)變，硬度64～65HRC。再進(jìn)行兩次回火，才能基本轉(zhuǎn)變完。第一次回火對(duì)淬火馬氏體起回火作用，而在回火冷卻中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)又產(chǎn)生了新的應(yīng)力，所以需要第二次回火，而第二次回火后由產(chǎn)生新的應(yīng)力，還需要第三次回火進(jìn)一步消除應(yīng)力，有利于提高鋼的強(qiáng)度和韌性，所以高速鋼的典型回火規(guī)定是560℃，回火三次，每次1小時(shí)，回火后鋼的硬度比淬火后略高，約在63～66HRC，得到組織是回火馬氏體和未溶碳化物和1～2%殘余奧氏體。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣1.設(shè)備：4X型金相顯微鏡；洛氏硬度計(jì)。2.試樣：1）9CrSi、Cr12MoV的金相試樣一套；2）W18Cr4V經(jīng)不同溫度淬火—回火的硬度試樣一套。3）W18Cr4V經(jīng)不同溫度回火的硬度試樣一套。么四、伙實(shí)驗(yàn)信內(nèi)容牧觀察團(tuán)分析寸工具肚鋼不渣同溫彩度淬登火-異回火極下的極顯微攪組織劍，見(jiàn)釣表兩1嫩。踢觀察械分析伯高速稱鋼不梁同溫葬度淬非火下艘的顯國(guó)微組地織，留見(jiàn)表貼2。酒硬度編測(cè)試廈：瘡不同撒淬火干溫度那的扔W1療8C叉r4拍V虎試樣賀，相傾同淬溫火溫旨度不牛同回豆火溫冰度傍的腎W1鼓8C蛙r4績(jī)V偽試樣毅。將坐試驗(yàn)板結(jié)果稻填空印入表壘3和己表4鵝。骨表1父工具辭鋼不肢同杰熱處蓄理工生藝制挽度狠下的鴨顯微澡組織匪序號(hào)晝材料坑名稱飲處理盲工藝蜻顯微褲組織班浸蝕六劑簡(jiǎn)2掩9C飲rS奔i倉(cāng)淬火銀+感回火刮回火申馬氏隨體＋澆顆?？貭钐紗峄锖灊B碳嶄體蔽3％敲硝酸掙酒精講溶液灘3趴W1焦8C宰r4趕V陸鑄態(tài)訴共晶珍萊氏灶體+蒙黑色蟻組織青+馬腦氏體犁+殘全余奧紋氏體庭3紛％硝療酸酒爆精溶存液羨4畫(huà)退火軋索氏賀體＋假碳化曾物形3％充硝酸畢酒精剩溶液羨5爆12帆80千℃嘉淬火克（6布0廟～7倍0%舟）馬盡氏體更＋（堪25共～3集0%疫）奧憤氏體栗（殘島余2綠～摸3%脹）＋征10跑％未送溶碳志化物誰(shuí)30芬％硝愿酸酒句精溶道液您6鐵12仔80高℃艷淬火優(yōu)56鬧0輕℃芳回火汁三次見(jiàn)回火稠馬氏吳體+打碳化巧物+襪少量蜘殘余溪奧氏孫體趣3％憑硝酸掀酒精兵溶液廣7卡Cr秤12快Mo容V款退火回索氏嗓體＋參碳化備物今3％家硝酸厭酒精悠溶液考8帳淬火鳴+珍回火役隱晶魔馬氏爹體＋陷碳化矩物自3％山硝酸獵酒精桶溶液業(yè)表邁2倒W1虜8C析r4齒V詳高速?gòu)匿撆煌粶囟缺M淬火氣后的似金相科試樣速№戴淬火額溫度鋸/壞℃乒顯微態(tài)組織壩1司12黑20測(cè)隱晶紀(jì)馬氏懼體＋抹殘余亦奧氏聾體＋輸未溶鑰碳化誤物逐（奧底氏體義晶粒坦不明輔顯、設(shè)碳化丈物極能少部揮分溶扣入奧馬氏體法）錘2晌12甘40抹隱晶糞馬氏俊體＋逼殘余廊奧氏產(chǎn)體＋壤未溶抓碳化賠物暈（奧陣氏體選晶粒將細(xì)小掩、碳某化物嘴大部俯分未替溶入策奧氏拌體）早3綠12輕60扇隱晶亭馬氏油體＋戲殘余惰奧氏畜體＋雅未溶艘碳化麥物宅（奧粱氏體淡晶粒削小、振碳化拍物部稻分未糧溶入鄰?qiáng)W氏話體）賠4楚12托80貢隱晶確馬氏故體（松60柄～7輕0％教）＋市殘余錫奧氏范體（輸25腳～3捉0％連）碧＋1脆0％扇未溶塵碳化熊物短5態(tài)12因90搶隱晶悉馬氏奇體（涼65宰～7暴2％爽）＋巷殘余王奧氏趣體（呼20鑰～3歸0％齒）迷＋8零％未糊溶碳榨化物宗6飄13辯00繪隱晶醫(yī)馬氏啊體＋首殘余尚奧氏濁體＋逃未溶壘碳化等物甲（奧竭氏體薄晶粒斧粗大烘、碳坑化物廉?dāng)?shù)量梨小于奉5%新）求7皇13趨10采隱晶嬸馬氏副體＋把殘余鴿奧氏矩體＋括未溶筐碳化陪物京（奧研氏體疏晶粒香異常套長(zhǎng)大痛、碳燃化物疫聚集恢到晶飼界、會(huì)呈角飾狀）提8臟13撥20稠晶界紙開(kāi)始關(guān)熔化漁、出杯現(xiàn)共破晶萊塑氏體格和鄰δ嚼共析尊相親五、破實(shí)驗(yàn)飾報(bào)告浙與綜蠶合分溉析拒1.聽(tīng)實(shí)驗(yàn)算目的血。密2.院畫(huà)出伶所觀援察試芳樣的創(chuàng)顯微牽組織鉛示意急圖，西并標(biāo)屈明材玩料、糟狀態(tài)襲、顯嫩微組駝織、閘腐胸蝕劑咱、放士大倍駐數(shù)。歐3.皂繪出點(diǎn)高速暑鋼的饞硬度模與不匪同淬頂火加差熱溫究度，翻以及探不同良回火嗚溫度侮的關(guān)使系曲澡線。挺4.勸根據(jù)視成分桂特點(diǎn)趁，鍬以高館速鋼趁為例氣對(duì)西熱處蜂理工構(gòu)藝襪—乘組織潔—穴性能抗進(jìn)行截系統(tǒng)牛分析組。鏟（1縣）通對(duì)過(guò)對(duì)金W1罵8C泥r4庸V塑各種艇狀態(tài)淚顯微貨組織助的觀吸察，部在組唇織上屠如何針區(qū)別獻(xiàn)鑄態(tài)銳和過(guò)影燒組格織、傻退火窗和回跪火組泡織、趕不同德溫度工的淬泊火組沈織、紫充分邀回火單與不我充分煌回火沃的組贏織，慨并進(jìn)練行分拿析其檢原因某。監(jiān)（2緒）高太速鋼丘W1娃8C余r4狡V鴉的A念C1暈在優(yōu)80寫(xiě)0我℃梯左右村，但校淬火捕加熱焦溫度粘一般榆在1嬌25投0~宮12各80陽(yáng)℃稻，猜淬火固加熱悼溫度喪為什溪么這旗樣高泥?散（3陳）高查速鋼祝在淬鋸火加量熱時(shí)誓，有套可能瓣會(huì)產(chǎn)瓦生欠役熱、湯過(guò)熱溫和過(guò)世燒現(xiàn)櫻象，排根據(jù)蒸金相郊組織盾上的施特征嫌，進(jìn)鄉(xiāng)行分多析多?竹（4埋）渡W1滑8C號(hào)r4兇V撇在偷56基0徑℃健長(zhǎng)時(shí)葵間一團(tuán)次回必火，沾是否研可以隙代替冶3次題回火層？沖表黎3龜硬蝦度與媽淬火陣溫度趁關(guān)系仗表幅淬火想溫度丘/營(yíng)℃惱12往