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采用T8A工具钢制作搓丝板防止脆断的新工艺
作者:聚晋021-66052997     点击:2303     发布时间:2011-08-24

搓丝板外形尺寸为350mm*100mm*70mm,其服役时承受交变的挤压应力、一定的冲击力、弯曲力和强烈的摩擦等机械作用。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,以防止在使用中出现早、中期脆断、软榻、疲劳断齿和磨损失效。采用材料为T8A钢。技术要求硬度为58~62HRC。常规工艺工艺流程:锻造-退火-机加工-热处理。热处理采用箱式电阻炉,790℃*2h加热,水淬油冷,180℃*2h回火。表面硬度为55~62HRC,使用寿命较低,平均为2000~3000件,最高只有5000件,主要失效形式是软榻、崩齿、疲劳断齿和中期磨损,为此,需对T8A钢搓丝板的热处理进行改良。改进后的工艺工艺流程:锻热调制-机加工成型-预热,且工作面硼酸保护-转入保温状态(大于900℃)的另一箱式炉中、进行830℃*35min淬火加热,入炉总时间控制在50min以内-淬火10%NaCl水溶液中35s(按1s/2mm计),从盐水中取出,待搓丝板表面烘干盐水蒸发,温度约为300~400℃时,立即投入140℃沸腾状态的发蓝液槽中(发蓝液为常规配方,即每升水中加650gNaOH和250gNaNO2),等温30min空冷至搓丝板表面70℃-进行160℃和240℃*60min两次回火。下图即为T8A钢搓丝板热处理新工艺曲线。经上述工艺处理的T8A钢搓丝板表面呈浅褐色,表面硬度59~61HRC,齿根下5mm处硬度约为57~59HRC,硬度均匀、无软点。符合搓丝板技术要求,使用寿命在1~1.5万件以上。失效形式为正常磨损失效。与常规工艺相比,寿命提高2~4倍以上。4、新工艺特点及分析与常规热处理工艺相比较,新工艺利用省工节能的锻热调质工艺获得均匀细小的细粒状P组织,球化级别2~3级,基体硬度约197~230HB、是理想的淬火预备组织,并具有良好的切削加工性能。由于T8A钢淬透性较差(小于50mm),而搓丝板有效截面较厚(大于70mm),并对其受力及失效进行分析后认为,必须要用提高淬火温度的方法来提高钢件的淬硬深度及均匀性。但由于T8A钢是共析钢,没有自由碳化物,提高淬火加热温度或延长温度时间虽可增加淬硬层深度,却易引起A晶粒M数量的增多,增大淬火应力,促使钢件产生淬火显微裂纹,增大开裂倾向,恶化钢的各种力学性能。然而新工艺由锻热球化调质细粒状珠光体原始组织与片状、细点状及粗粒状珠光体相比,在钢件A化时具有最慢的溶解速度,且由于钢件的起始晶粒细小,位错密度较高,并具遗传性,因而,可以用较高的淬火加热温度,再加上采取充分预热和高温入炉,短时间快速淬火加热等措施,从而在提高钢的淬透性的前提下、不至于使A中的含碳量、使淬火组织中仍保持相当数量的低碳位错型M。利用盐水冷却35s,保证钢件一定深度内A-M状态,进入Ms点用140℃发蓝液等目的是得到等温M,在钢的Ms点以下等温,有利于板条M的形成,并且通过减慢冷却速度可降低淬火应力,减少钢件形成淬火显微裂纹和开裂倾向。将等温后空冷到约70℃的搓丝板带温于160℃预回火,可稳定其淬火及等温时形成的M,提高其回火抗力,在随后较高的温度(240℃)回火时,能保持搓丝板高硬度的情况下,提高塑性、韧性指标、从而有效地提高搓丝板的使用寿命。结论(1)通过改变T8A钢有关热处理参数及方法,达到搓丝板钢件基体组织被充分细化与控制的状态,即细化A晶粒、淬火组织及碳化物,控制淬火组织中M条、M片及剩余碳化物各相数量比与分布。(2)搓丝板新工艺淬火组织为隐晶(M较少片+M条)+K细粒的良好组织,具有良好的力学性能和较长的使用寿命。(3)利用一般工厂或热处理车间现有的设备、拓宽了碳素工具钢制造较大型工模具的热处理工艺方法及适用范围,提高了工模具的使用寿命,降低了成本。
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