工具鋼的熱處理工藝優(yōu)化設(shè)計

PAGEPAGE5工具鋼的熱處理工藝優(yōu)化設(shè)計濟南金鐘電子衡器股份有限公司侯曉冬摘要：首先介紹工具鋼的種類及其工作條件和性能要求。通過對工具材料的機械性能、工藝性能和經(jīng)濟性分析，著眼于耐磨性與韌度等性能指標，對工具鋼的熱處理工藝進行了優(yōu)化設(shè)計。然后綜合闡述典型工具鋼的性能特點、熱處理工藝及應用場合，得出耐磨性與韌度的合理配合是工具鋼性能發(fā)揮的關(guān)鍵。最后對工具鋼合金化及熱處理質(zhì)量控制問題進行了介紹。關(guān)鍵詞：工具鋼；熱處理工藝；優(yōu)化設(shè)計引言隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，工程材料的合理應用越發(fā)顯得重要。選用恰當?shù)牟牧蟻碇圃?，從而保證制成的產(chǎn)品具有最佳形貌和性能；如果選材不當，將會使所設(shè)計制造出產(chǎn)品，不能發(fā)揮出最佳性能，并可能導致其使用壽命大大降低；或因選材不當，導致成本太高，失去其應有的市場競爭力。所以，從事機械設(shè)計與制造的各類工程技術(shù)人員，需對材料要有技術(shù)性、經(jīng)濟性和質(zhì)量性的價值觀念。1工具鋼的種類和性能要求在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加人一定種類和數(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。1.1工具鋼的種類在工程上工具鋼的分類有兩種形式，一種是按成分可分為：碳素工具鋼和合金工具鋼；一種是按用途可分為：刃具鋼、模具鋼和量具鋼。此外，還可按所用淬火冷卻介質(zhì)分為：水淬鋼、油淬鋼和空硬鋼三類。工具鋼分類方法很多，其中按用途分類是常用的。1.2工作條件和性能要求1.2.1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，如絲錐、板牙等刃具可用碳素工具鋼T7、T8、T10、T12來制作。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之處，在其基礎(chǔ)上加（3％～5％）Me的合金元素就形成了低合金刃具鋼。1.2.2高速工具鋼隨著切削加工速度的不斷提高，以及被加工的材料強度增大，切削時產(chǎn)生大量的熱，使刀刃受熱溫度升高，而且刀具還要承受較大的切削載荷，這就要求刀具材料應該具有更高的熱硬性和強度。高速工具鋼經(jīng)過科學的熱處理后具有較高的熱硬性和耐磨性，同時還具有較好的淬透性。高速鋼碳平均質(zhì)量分數(shù)一般為（0.70％～1．50％）C，回火穩(wěn)定性也較好。常用于制造各種切削刀具，也用于制作一些重載冷作模具和結(jié)構(gòu)件等。1.2.3模具鋼模具鋼分為冷作和熱作模具鋼兩種。冷作模具鋼要求具有高的硬度和耐磨性，足夠的強度及韌性，形狀復雜和淬火后不再進行加工的工具，要求淬火變形小。熱作模具的種類很多，一類是熱變形模具，另一類是壓鑄模具，故對其制作材料性能要求較高。熱作模具鋼應該具備良好的高溫力學性能，即高的強度、韌性和足夠耐磨性；良好的耐熱疲勞性和導熱性，即避免高溫下模型型腔表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋等現(xiàn)象；還應具有良好的淬透性，即使得模具整個截面性能均勻。4結(jié)論機械制造中所使用的各種工具，主要用于切削、鍛造、擠壓、沖裁、剪切等加工材料。工具材料的性能要比被加工材料有更高的硬度、強度、耐磨性及良好的韌度。耐磨性與韌度的合理配合是工具鋼性能發(fā)揮的關(guān)鍵，工具鋼的合金化和熱處理工藝都是圍繞這一主線進行優(yōu)化設(shè)計的。工具鋼合金化目的是改變碳化物類型、提高淬透性、提高回火穩(wěn)定性等，熱處理工藝設(shè)計盡可能地降低淬火應力、減小變形開裂傾向和穩(wěn)定組織。尺寸大的工件則整個熱處理過程著重點就是降低變形開裂而采取一系列措施。在工藝措施上，對于一般工件經(jīng)常采用預熱、預冷，淬火常用等溫、分級、雙液淬火等方法，并且需要及時回火。對于工具鋼的合金化和熱處理工藝設(shè)計，要著眼于耐磨性與韌性的性能指標來優(yōu)化。參考文獻：[1]王英杰，金升．金屬材料及熱處理[M].北京:機械工業(yè)出版社，2007.[2]李煒新.金屬材料及熱處理[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008．[3]王靜.提高模具壽命的有效途徑[J].金陵科技學院學報，2008，（02）.[4]王現(xiàn)榮等.