哈工大熱處理原理與工藝大作業(yè)

1、木工圓鋸片的熱處理工藝摘要：本文從木工圓鋸片的服役條件、失效形式、性能要求、材料選擇、整體加工工序、質(zhì)量檢測、缺陷分析與對策幾個方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與分析。設(shè)計出了等溫淬火的熱處理工藝，與傳統(tǒng)淬火獲得馬氏體和殘余奧氏體相比，它獲得的下貝氏體組織具有較高的硬度和韌性、良好的彈性與塑形的配合及抗回火穩(wěn)定性，從而提高了圓鋸片的使用性能和使用壽命。關(guān)鍵性：圓鋸片；熱處理工藝；等溫淬火；下貝氏體Abstract: The service conditions, patterns of losing effect, performance requirement, materials-choosing,

2、whole processing craft, possible defect and remedies and quality inspection of circular saw web has been introduced and analyzed. The heat treatment has been designed to not only make the work piece have more toughness, but also improve the performance and operation life. Key words: circular saw web

3、; heat treatment; isothermal quenching; low bainite1.概述1.1圓鋸片的定義圓鋸片是用于切割固體材料的薄片圓形刀具的統(tǒng)稱，由基體和刀頭兩部分組成，被廣泛應(yīng)用于石材，木材，金屬材料及其合金的切割。圓鋸片的實物圖和零件圖如圖1和圖2所示。 圖1 圓鋸片實物圖 圖2 圓鋸片零件圖1.2圓鋸片的分類按材質(zhì)不同可以分為：用于石材切割的金剛石鋸片；用于金屬材料切割的高速鋼鋸片（即HSS鋸片，不鑲嵌硬質(zhì)合金刀頭）；用于實木、家具、人造板、鋁合金、鋁型材、散熱器、塑料、塑鋼等切割的硬質(zhì)合金鋸片； 鎢鋼鋸片；鑲齒合金鋸片等。按應(yīng)用場合分為：銑刀鋸片、機用鋸片、

4、手動鋸片、金屬專用鋸片（鋁業(yè)鋸片，切銅鋸片，不銹鋼鋸片等）、切管圓鋸片、木用鋸片、石材鋸片、切亞克力鋸片等。按表面涂層分為：白鋼鋸片（本色）、氮化鋸片（黑色）、鍍鈦鋸片（金色）、氮化鉻（彩色）等。按齒形分為左右齒(交替齒)、平齒、梯平齒(高低齒)、倒梯形齒(倒錐形齒)、燕尾齒(駝峰齒)、以及并不多見的工業(yè)級的三左一右、左右左右平齒等。各種齒形示意圖如圖3所示。左右齒運用最為廣泛，切削速度快，修磨相對簡單。適用于開料和橫鋸各種軟、硬實木型材和密度板、多層板、刨花板等。裝有防反彈力保護(hù)齒的左右齒即為燕尾齒，適用于縱向切割各種有樹節(jié)的板材；帶有負(fù)前角的左右齒鋸片由于鋸齒鋒利、鋸切質(zhì)量好，通常用于貼面

5、板的鋸切。 圖3 各種齒形示意圖平齒鋸口較粗糙，切削速度較慢，修磨最為簡單。主要用于普通木材的鋸切，成本較低，多用于直徑較小的鋁用鋸片，以保持切削時減少粘連，或用于開槽鋸片以保持槽底平整。梯平齒是梯形齒和平齒的組合，修磨比較復(fù)雜，鋸切時可減少貼面崩裂現(xiàn)象，適用于各種單雙貼面人造板、防火板的鋸切。鋁用鋸片為了防止粘連也多用梯平齒的齒數(shù)較多的鋸片。倒梯齒常用于裁板鋸底槽鋸片中，在鋸切雙貼面的人造板時，槽鋸調(diào)整厚度完成底面的開槽加工，再由主鋸?fù)瓿砂宀牡匿徢屑庸?，以防止鋸口出現(xiàn)崩邊現(xiàn)象。綜上所述，鋸切實木、刨花板、中密板應(yīng)選左右齒，能銳利地將木纖維組織切斷，切口平滑；為了保持槽底平整的開槽，則用平齒齒

6、形或者用左右平組合齒；鋸切貼面板、防火板一般選擇梯平齒，電腦開料鋸由于鋸切切率大，用的合金鋸片直徑和厚度都比較大，直徑在350-450mm左右，厚度在4.0-4.8mm之間，多數(shù)采用梯平齒，以減少崩邊、鋸痕。2.服役條件、失效形式和性能要求2.1.服役條件圓鋸片的運動形式比較單調(diào)，但由于長時間高速旋轉(zhuǎn)并受到振動和沖擊作用，其服役條件一般比較苛刻1。我們將從受力特點和振動特性兩個方面進(jìn)行分析。2.1.1受力特點：圓鋸片在工作時，主要受到轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心應(yīng)力、周期性工作和材料不均勻?qū)е碌臎_擊力、切削時受到的切削力、摩擦力及熱應(yīng)力的影響。離心力：圓鋸片轉(zhuǎn)動時，受到的離心力分布為：切向應(yīng)力在中心孔邊緣最

7、大，鋸片外緣最小，且皆為拉應(yīng)力；徑向應(yīng)力在中心孔邊緣和鋸片外緣為零，最大值大約在半徑的13處，為拉應(yīng)力。沖擊力：由于圓鋸片是一種多刃刀具，在切削過程中刃部的線速度很高，而刃部的受力是不連續(xù)的。刃部周期性受力，由零瞬間變化至最大，受到較大的沖擊載荷并發(fā)生振動。圓鋸片刃部的前刃面上的應(yīng)力分布如圖4所示。 圖4 圓鋸片刃部的前刃面上的應(yīng)力分布 圖5 鋸切狀態(tài)下溫度場分布除此之外，如果被鋸切材料不均勻，硬度存在差異時，會導(dǎo)致圓鋸片兩側(cè)受到大小不一的軸向沖擊載荷。 摩擦力：圓鋸片工作時刃部與表面均會同被鋸切材料產(chǎn)生強烈摩擦作用。熱應(yīng)力：圓鋸片在工作時，切削刃與被鋸切材料之間、鋸片與被鋸切材料鋸路表面之間

8、均會產(chǎn)生劇烈摩擦而產(chǎn)生熱溫度最高的區(qū)域在鋸片的外邊緣。木工圓鋸片工作時與木材摩擦發(fā)熱一般不超過250。圖5為鋸切狀態(tài)下溫度場分布。切削力：在鋸片的高速切削過程當(dāng)中，鋸齒會受到鋸切力的作用，這個力的大小往往與鋸齒的結(jié)構(gòu)參數(shù)、鋸片的轉(zhuǎn)速和被鋸切材料等有關(guān)2。不考慮沖擊載荷時，圓鋸片在高速回轉(zhuǎn)切削時受離心力和切削力及不均勻溫度場的綜合因素影響,會在內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力。應(yīng)力分布特點是：鋸片外邊緣處切向壓應(yīng)力最大,中心孔附近切向拉應(yīng)力最大；徑向應(yīng)力皆為拉應(yīng)力,在約半徑二分之一處出現(xiàn)最大值；中心孔附近與鋸片外邊緣徑向應(yīng)力值降為零。同時,沿徑向溫度梯度太高時,外邊緣切向壓應(yīng)力值過大,將引起鋸片失穩(wěn),產(chǎn)生邊緣

9、壓曲現(xiàn)象,從而導(dǎo)致鋸切精度和加工表面質(zhì)量降低,鋸路損失增大,出材率降低,鋸片磨損加劇,使用壽命縮短等一系列后果3。2.1.2振動特性：圓鋸片工作時會有連續(xù)不斷的振動，當(dāng)圓鋸片的轉(zhuǎn)動速度接近或達(dá)到臨界速度時，它就變得不穩(wěn)定并呈蛇狀運行，這是一種共振現(xiàn)象。共振現(xiàn)象能使一個較小的力引起較大的振動，導(dǎo)致鋸片失穩(wěn)變形。由于圓鋸片工作時受力條件復(fù)雜、圓鋸片本身直徑與厚度比較大及緊固不勞等原因，會產(chǎn)生比較復(fù)雜的振動特性：通常認(rèn)為主要包括三種振動形式，分別為：扭轉(zhuǎn)振動、徑向振動和橫向振動。圓鋸片以其中心線為軸心所做的往復(fù)扭轉(zhuǎn)位移運動即為圓鋸片的扭轉(zhuǎn)振動，周期性的切向反力是造成圓鋸片扭轉(zhuǎn)振動的主要原因；圓鋸片沿

10、其直徑方向所做的伸縮振動即為圓鋸片的徑向振動形式，鋸齒沖擊摩擦工件時所受到的徑向反力是產(chǎn)生徑向振動的主要原因；圓鋸片基體沿轉(zhuǎn)軸軸向所做往復(fù)位移振動即為其橫向振動；對于大面積的薄板來說扭轉(zhuǎn)剛度和徑向剛度比其彎曲剛度要高，故橫向振動對圓鋸片的動態(tài)穩(wěn)定性影響最為顯著，橫向振動會給圓鋸片基體帶來不同程度的軸向變形，其振動形式最能反映旋轉(zhuǎn)圓鋸片的振動特性。圓鋸片工作的不穩(wěn)定性是指鋸片的橫向振動，它影響木材的加工質(zhì)量、使鋸路寬度增大，增加了鋸切阻力，消耗功率大；軸向分力和不同的鋸切參數(shù)都有可能使得圓鋸片在鋸切過程中產(chǎn)生橫向振動，從而引起圓鋸片的軸向變形，這也是鋸片的主要失效形式之一4。2.2失效形式通過以

11、上對服役條件的分析可知，木工圓鋸片的主要失效形式為：連續(xù)切削與摩擦導(dǎo)致刃部及表面的磨損。沖擊與振動導(dǎo)致彎曲變形、開裂。2.3性能要求為防止鋸片失效破壞，應(yīng)對其機械性能有如下要求：鋸片有足夠的抗彎強度，較高的屈服極限，保證受到正應(yīng)力的做用下不破壞。鋸片有足夠的韌性，以抵抗工作過程中的振動和沖擊，沖擊韌性ak值高。鋸片具有足夠的硬度，硬度一般為HRC4448，保證耐磨性，防止磨鈍失效。工作時鋸片刃部溫度打到200以上，需要鋸片刃部具備一定熱強度和紅硬性。鋸片有較高的疲勞強度。鋸片應(yīng)平整，減少橫向變形量。3.圓鋸片材料尺寸選擇3.1圓鋸片材料選擇根據(jù)圓鋸片的工作條件和技術(shù)要求，圓鋸片材料的選擇原則為

12、：材料應(yīng)該具有一定的硬度和耐磨性、良好的彈性和塑形、淬透性，部分使用溫度較高的圓鋸片需要有一定的紅硬性。選擇的材料應(yīng)該在熱處理后能達(dá)到HRC4448的硬度值。木工圓鋸用材料：可選用的材如下：碳素工具鋼，如T8，T10。合金工具鋼，如8MnSi，鎢合金工具鋼。彈簧鋼，如65Mn, 60Si2Mn。選擇65Mn的原因：Mn元素可以提高鋼的淬透性并降低脫碳傾向，可以在熱處理后獲得理想的硬度。另外，彈簧鋼在淬火加中溫回火后可以得到較好的彈性和塑性的配合，切削性能好，價格低廉。65鋼和65Mn鋼的TTT曲線如圖6和圖7所示，可以看出與65鋼相比，Mn元素的加入是提高了鋼的淬透性與強度，降低了鋼的脫碳敏感

13、性，并且使奧氏體區(qū)域擴(kuò)大，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，Ms點下降，這樣淬火后有較多的殘留奧氏體，有利于校直壓平5。 圖6 65鋼的TTT曲線 圖7 65Mn鋼的TTT曲線但它有過熱敏感性，易產(chǎn)生淬火裂紋，并有回火脆性，故對熱處理工藝要求非常嚴(yán)格。 65Mn鋼的化學(xué)成分如表1所示，力學(xué)性能參數(shù)如表2所示，臨界點溫度如表3所示。 表1 65Mn鋼鋸基的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))w（）牌號化學(xué)成分（熔煉成分），%CSiMnPS65Mn0.640.680.200.280.901.100.0200.015表2 65Mn鋼鋸基的原材料硬度及力學(xué)性能硬度HRCSMPabMPa5（）212453063073585017

14、30表3 65Mn鋼的臨界點溫度Ac1Ac3Ar1Ar3Ms7267656897412703.2圓鋸片規(guī)格選擇表4 GB/T 21680-2008/ISO2935:1974圓鋸片尺寸規(guī)格根據(jù)表4我們選擇外徑400mm，內(nèi)徑60mm,厚度2.5mm作為最終加工尺寸。4.整體加工工序綜合考慮到基體材料性能、簡化加工工序、提高生產(chǎn)效率及節(jié)約成本等問題，以提高產(chǎn)品質(zhì)量為主要原則，最終決定選擇如下冷熱加工工序：下料-預(yù)備熱處理（均勻化退火+完全退火）-粗加工（沖中心孔-校平-沖齒）-熱處理（等溫淬火+中溫回火）-精加工（粗校平-粗磨平面-孔加工-精磨平面-精校平）-去應(yīng)力退火-涂油入庫下料：使用剪床將原

15、料熱軋鋼板加工成圓片，留出加工余量。預(yù)備熱處理：包括均勻化退火和擴(kuò)散退火，后面我們會詳細(xì)介紹。粗加工：首先使用壓力機在圓形板料中心沖出定位孔。然后進(jìn)行校平，此處的校平可以采用手工錘擊校平，也可使用校直機進(jìn)行校平。接著在壓力機上用沖齒模具沖出基體周邊工作齒形，并用鋸片磨齒機磨齒。熱處理：包括等溫淬火和中溫回火，后面我們會詳細(xì)介紹。精加工：使用校直機進(jìn)行粗校直，然后用立軸磨床進(jìn)行粗磨，對孔進(jìn)行精加工，接著用臥軸磨床精磨平面，用鋸片研磨機對齒形進(jìn)行精磨，并使用校直機進(jìn)行精校直。去應(yīng)力退火：消除加工過程引起的殘余應(yīng)力，減小變形，防止開裂。涂油入庫：將工件涂油，放入庫中存放。5.熱處理工藝熱處理設(shè)備：1

16、30KW箱式爐。內(nèi)熱式淬火鹽浴槽。夾具。200t校直床。井式回火爐。5.1 預(yù)備熱處理我們采用的材料是65Mn熱軋鋼板, 基體原始組織如圖8所示，合金元素Mn會降低鋼的熔點,在鋼錠凝固過程中, 隨溫度下降, 剩余鋼液內(nèi)的含Mn 量會相對增加, 從而降低鋼液的凝固溫度, 使鋼液中的成分?jǐn)U散速度減慢, 這樣就會形成枝晶偏析, 在枝間含Mn 量高, 最后的熱軋過程中, 樹枝晶被拉長、破碎, 形成了帶狀偏析。由于偏析的存在, 在淬火冷卻過程中, 富C、富Mn 處就轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體, 低C、低Mn處就轉(zhuǎn)變?yōu)榍象w, 于是就形成了圖9中馬氏體和屈氏體交替的帶狀偏析6。因此成分的偏析又必然會造成組織的不均勻性,

17、 熱處理時也就容易產(chǎn)生變形及硬度不均勻等缺陷, 因此設(shè)計適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳刂苹驕p小淬火過程中的變形是我們關(guān)注的問題。 圖8 65Mn鋼鋸基體原始組織 圖9 65Mn鋼鋸未經(jīng)正火的淬火組織熱軋鋼板的帶狀組織我們可以通過擴(kuò)散退火來消除，由于擴(kuò)散退火的溫度較高，時間較長，在擴(kuò)散退火后我們需要進(jìn)行完全退火來細(xì)化晶粒，降低硬度，改善材料的機械加工性能。熱軋鋼板的帶狀組織也可以采用正火消除，但由于65Mn含碳量較高(0.620.70%)，正火后硬度較高，不利于切削加工，而退火后的硬度正好適合于切削加工，為后續(xù)熱處理做準(zhǔn)備。5.1.1 擴(kuò)散退火 擴(kuò)散退火的目的是為了消除熱軋鋼件中的帶狀偏析組織，防止在后續(xù)熱

18、處理過程中出現(xiàn)變形和硬度不均勻等熱處理缺陷。擴(kuò)散退火的工藝如下：溫度保溫時間冷卻速度915-10008.5h爐冷至600出爐空冷5.1.2完全退火 完全退火的目的是為細(xì)化晶粒，降低硬度，降低內(nèi)應(yīng)力，改善機械加工性能，為后續(xù)的熱處理工藝提供良好的組織。 完全退火處理在箱式爐中進(jìn)行。采用夾直，785795（Ac3+2030），3-4h工藝，裝爐前捆綁鐵絲，用4-6股20號鐵絲單件捆扎，鐵絲要貼牢鋸片平面，2-4片一串，將鋸片內(nèi)孔穿在短的丁字形掛具上，裝爐量為2-3架掛具。夾板示意圖如下圖10所示，上下底板材料為10或15鋼板，接觸面要進(jìn)行機械加工或磨光，確保平整與無變形，以獲得要求的校直效果。由于

19、含有合金元素，含碳量較高，采用冷卻速度約為100/h的爐冷，600以下出爐空冷。圖10 夾板示意圖加熱溫度加熱速度保溫時間冷卻速度完全退火后組織完全退火后硬度785-795100/h100/h爐冷至600以下空冷鐵素體+珠光體20.3HRC5.2等溫淬火5.2.1淬火的目的提高圓鋸片的硬度、強度和耐磨性能。5.2.2選擇等溫淬火的原因普通淬火得到馬氏體硬度高，但韌性較差。而且由于馬氏體的比體積較大，在淬火過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力較大。普通淬火在得到馬氏體的同時容易產(chǎn)生殘余奧氏體，降低了工件的硬度和耐磨性。鑒于普通淬火的這些不足，我們進(jìn)行了工藝創(chuàng)新，決定采用等溫淬火的工藝。與普通淬火相比，等

20、溫淬火后得到的下貝氏體的硬度較高而韌性又好，在等溫淬火時冷卻又較慢，貝氏體的比體積也比較小，熱應(yīng)力、組織應(yīng)力均較小，故形狀變形和體積變形也較小。中溫回火時，馬氏體中的位錯已發(fā)生凝集，碳化物亦開始粗話呈棱角狀；而下貝氏體比馬氏體具有更高的抗回火穩(wěn)定性。因而，在相同溫度回火后貝氏體比馬氏體具有更高的強韌性。為了比較兩種工藝對機械性能的影響，查閱文獻(xiàn)，用65Mn熱軋鋼件按上述兩種工藝處理得到的組織的機械性能進(jìn)行比較。新工藝是通過等溫淬火獲得下貝氏體組織，原工藝是通過普通淬火獲得馬氏體，二者進(jìn)行中溫回火后都將獲得回火屈氏體，但是性能具有較大的差異，如下表5所示：表5 新工藝與原工藝機械性能比較從上表所

21、列數(shù)據(jù)可知新工藝在淬火回火硬度與原工藝一致的情況下，強韌性得到了提高。其中抗拉強度由原工藝的164.54kg/mm2提高到183.68kg/mm2,增加11.6%，屈服強度亦有所提高。眼神率及端面收縮率也有不同程度的提高。沖擊韌性由原工藝的1.74kgm/cm2提高至2.19kgm/cm2,增加25.9%；彎曲角度由原工藝的32.52°提高至43.68°，增加34.3%7。因此新工藝比原工藝優(yōu)越，按新工藝處理的木工圓鋸強韌性得到了較大的提高。5.2.3等溫淬火工藝參數(shù)加熱溫度：亞共析鋼淬火溫度一般為Ac3+（30-50），65Mn鋼的Ac3為765，所以我們將淬火加熱溫度定

22、為796-810之間。保溫時間：t=a*K*D其中t為加熱時間，單位min;a為加熱系數(shù)，單位min/mm;K為裝爐量修正系數(shù);D為工件有效厚度，單位為mm。加熱吸收a表示工件單位厚度所需要的加熱時間，其大小與工件尺寸、加熱介質(zhì)和鋼的化學(xué)成分有關(guān)，查表后取a=1.2min/mm。裝爐修正系數(shù)K是考慮裝爐多少而確定的，裝爐量大時，K值也取得較大，一般由實驗確定，這里K=4。板材的有效厚度是每一個圓鋸片的板厚乘以圓鋸片疊放的個數(shù)，即D=2.5*4=10mm。所以保溫時間t=a*K*D=1.2*4*10=48min。等溫淬火溫度：亞共析鋼淬火溫度一般為Ms+30，65Mn鋼的Ms為270，所以我們將

23、淬火加熱溫度定為300。等溫保持時間：可根據(jù)心部冷卻至等溫溫度所需要的時間再加上C曲線在該溫度完成等溫轉(zhuǎn)變所需要的時間。查閱文獻(xiàn)后，選取等溫時間為20min8。等溫淬火介質(zhì)：傳統(tǒng)淬火介質(zhì)一般采用油淬，使用溫度 30-160 ，使用中要嚴(yán)格控制淬火油溫度不超過其閃點以防油著火。淬火過程易產(chǎn)生油蒸氣、油老化和分解。淬冷溫度超過160時，就顯現(xiàn)出了使用熔鹽作為冷卻介質(zhì)的優(yōu)點。淬火用熔鹽一般是硝酸鹽和亞硝酸鹽按一定比例配成的混合鹽，使用溫度 160-500 。鹽被加熱后有很好的流動性、化學(xué)穩(wěn)定性、不老化等特點。且使用安全性極高，不存在著火問題。熔鹽較油粘度小、冷卻均勻，在馬氏體等溫分級淬火時，使用（5

24、0%-60%）KNO3+（37-50%）NaNO2 +（010%）NaNO3溶鹽。添加1.25%水的300熔鹽，具有與油相同的冷速。零件熔鹽淬火清洗后，進(jìn)行鹽水分離，被帶出的鹽可 100 %回收利用，做到零排放，適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)保要求。等溫淬火不僅省略一次回火再加熱過程 ,且使零件具有很好的韌性。實踐證明 ,鹽浴淬火具有廣泛的優(yōu)越性。其一，鹽浴中淬火較淬火油中淬火工件變形更小。實驗證明隨著淬火介質(zhì)溫度的提高工件變形趨小；其二，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。硝鹽沒有老化、分解問題，也不存在介質(zhì)使用一定時間后的廢棄問題，可以永遠(yuǎn)反復(fù)使用。另外，硝鹽的價格比淬火油要便宜，所以生產(chǎn)成本低；其三，環(huán)保，沒有使用后的廢棄問

25、題 ,工件帶出的殘鹽經(jīng)清洗后分離可以達(dá)到零排放，所以是一種很好的環(huán)保工藝9。根據(jù)表6常用鹽浴配方及使用工作溫度，我們選取45%硝酸鈉+55%硝酸鉀作為等溫淬火介質(zhì)。表6 常用鹽浴配方及使用溫度在淬火加熱完成后，鋸片從加熱爐后門出來，迅速放入張開的夾板內(nèi)，夾緊，再由淬火鹽槽上的小車拖入硝鹽槽內(nèi)進(jìn)行300（Ms+30），20min等溫淬火。淬火工件與鹽浴之重量比應(yīng)為1:10。低溫鹽浴時熔融鹽的冷卻能力比油弱，這有利于減少工件內(nèi)應(yīng)力和變形開裂傾向，獲得變形少、硬度高、韌性好的下貝氏體組織10。此時硬度可達(dá)HRC5052。等溫20min后空冷至室溫。淬火溫度保溫時間淬火介質(zhì)等溫溫度等溫時間等溫后冷卻7

26、95-81048min45%NaNO3+55%KNO330020min空冷5.2.4 等溫淬火后處理（是否進(jìn)行清洗？）等溫淬火后進(jìn)行校直壓平處理。將等溫淬火后的鋸片迅速用干燥的鋸木屑擦干鹽漬。在壓力機上壓平，時間為10min。5.3中溫回火5.3.1中溫回火的目的等溫淬火后得到的組織為下貝氏體，屬于非穩(wěn)定組織，需要進(jìn)行中溫回火后才能獲得具有較高硬度和一定韌性的穩(wěn)定組織回火屈氏體?；鼗鹪诰綘t中夾具進(jìn)行，將壓平的鋸片裝在專用的回火夾具上，每30-40片一扎，每5-6片之間加一片厚20-30mm的墊片，夾具心軸為45鋼，墊片的材料為Q235A鋼。在選擇回火溫度時，要考慮避開第一類回火脆性和第二類回

27、火脆性。為了避免第一類回火脆性，不應(yīng)采用在300左右的溫度回火。為了避免第二類回火脆性，不應(yīng)采用后在450-600回火，所以我們最終選擇回火溫度為400，保溫時間40-60min后空冷。最終得到回火屈氏體，此時碳化物開始聚集，基體也開始恢復(fù)，第二類內(nèi)應(yīng)力趨于基本消失，可獲得較高的塑性，韌性及彈性極限?；鼗鸪鰻t后趁熱還可以再夾緊，冷卻到室溫后拆卸。趁熱還可以再夾緊，冷卻到室溫后拆卸。5.3.2中溫回火工藝參數(shù)回火溫度保溫時間冷卻方式回火后組織回火后硬度40040-60min空冷回火屈氏體44-48HRC5.3.3中溫回火后處理中溫回火后出爐需要進(jìn)行清洗和檢驗。清洗：將鋸片逐片拆開，清洗干凈，在8

28、0-100的水中煮1h，再在清水中清洗，洗凈為止。檢驗：用標(biāo)準(zhǔn)的刀口形尺或直尺在鋸片的不同部位檢驗，平面度0.4mm為合格，硬度在44-48HRC為合格。5.4去應(yīng)力退火（？）5.4.1去應(yīng)力退火的目的去應(yīng)力退火的目的是消除殘余應(yīng)力，防止變形開裂。5.4.2去應(yīng)力退火的工藝參數(shù)退火溫度保溫時間冷卻速度組織硬度150-1803-4h50-100/h不變幾乎不變5.5整體熱處理工藝曲線圖6.質(zhì)量檢測質(zhì)量檢驗主要分為原材料檢測，熱處理過程檢測控制，以及最終成品檢測三部分。原材料檢測中要確定材料符合要求，防止熱處理過程中產(chǎn)生缺陷，所以要確定原材料無宏觀裂紋，微觀組織無嚴(yán)重偏析，無金屬氧化物夾雜，成分符

29、合要求，無過多雜質(zhì)。而熱處理過程中，要滿足加工性能要求以及對工件最終性能要求，保證其硬度值，最終成品檢驗，要保證性能及尺寸要求。6.1 原材料檢測：宏觀檢驗首先進(jìn)行宏觀分析即粗視檢驗，用肉眼直接觀察或用30倍以下放大鏡觀察金屬材料斷口或磨面的宏觀組織和缺陷的方法11。微觀組織檢驗采用金相分析的方法，進(jìn)行采樣，制樣操作，觀察原材料微觀組織形態(tài)，看是否存在不良組織如偏析、帶狀組織，晶粒是否粗大。成分檢驗采用熒光X射線進(jìn)行定量分析確保P、S等雜質(zhì)含量不超標(biāo)。6.2 熱處理過程中的檢測預(yù)備熱處理檢驗測試洛氏硬度，保證退火后的硬度有利于機械加工外觀要求，留有足夠的加工余量（如有必要可做現(xiàn)場金相，觀察其微

30、觀組織，確保獲得珠光體類組織，保證其機械加工性能）淬火后檢驗測試洛氏硬度，保證淬火后的硬度達(dá)到50-52HRC。6.3 成品檢驗序號檢驗項目檢驗方法檢驗工具外觀檢測觀察表面是否清潔，不允許有裂紋、麻點肉眼或低倍放大鏡厚度及兩平面的同片厚度差用外徑千分尺測定齒底至孔徑的任意4點，其值應(yīng)符合表1中厚度極限偏差的規(guī)定，其最大值之差則為兩平面的同片厚度差外徑千分尺齒頂徑向圓跳動如圖，鋸片旋轉(zhuǎn)一周，指示器最大值與最小值之差即為齒頂徑向圓跳動公差指示器端面圓跳動將指示器置于距齒根約10mm處，鋸片旋轉(zhuǎn)一周指示器最大值與最小值之差即為端面圓跳動差指示器單面拔齒量先將指示器置于A面調(diào)整至零位，然后測量齒間指示

31、器示值即為單面拔齒量指示器鋸片硬度按GB230進(jìn)行，其值應(yīng)符合HRC4448，如果其中一點不符合要求則在該點30mm范圍補撿2點，若均符合則為合格洛氏硬度計k測定為滿足圓鋸片的使用要求，需要進(jìn)行沖擊試驗來保證足夠的k值沖擊試驗機微觀組織分析觀察成品的微觀組織，如晶粒是否粗大、是否有微觀裂紋、組織是否滿足要求，并根據(jù)金相觀察，測定淬硬區(qū)尺寸金相顯微鏡7.缺陷分析與對策7.1 加熱過程中的缺陷及對策氧化與脫碳在一般的氣體介質(zhì)中，O2、CO2和水蒸氣等是氧化脫碳性強的氣體，它們一般會和Fe反應(yīng)，生成FeO或Fe2O3，從而造成鋼表面被氧化，氧化既損失金屬有會造成零件表面產(chǎn)生銹蝕和麻點，粗糙不平，因為

32、表面氧化層的存在影響淬火冷卻的均勻性，造成表面不均勻或硬度不足，鋼的表面氧化皮是造成淬火軟點和淬火開裂的根源12。脫碳是指鋼件加熱過程中，由于爐內(nèi)脫碳性氣氛與鋼表面的碳原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即鋼表面的碳原子部分或全部被燒掉，因此降低了表面碳含量，從而影響零件的表面質(zhì)量和力學(xué)性能，脫碳后表面為鐵素體，內(nèi)部為奧氏體組織，在淬火后二者轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體過程中表面產(chǎn)生拉應(yīng)力作用，將會造成變形和開裂，表面硬度、抗拉強度和疲勞強度下降。零件的表面被氧化和脫碳后表面狀態(tài)十分粗糙，失去光澤，在熱處理過程中將導(dǎo)致淬火裂紋、軟點、硬度不足等缺陷，造成抗拉強度和疲勞強度明顯下降。預(yù)防措施：氧化和脫碳在零件熱處理過程中幾乎難以

33、避免，是零件表面和加熱介質(zhì)作用的結(jié)果，所以應(yīng)從改變加熱過程中介質(zhì)成分和將加熱零件和加熱介質(zhì)隔離兩方面著手。如進(jìn)行保護(hù)氣氛加熱和可控氣氛加熱，涂層保護(hù)和真空加熱。后續(xù)處理：機械加工方法和化學(xué)加工方法。機械加工方法：采用車削、磨削等去掉表面的氧化皮和脫碳層，其前提是不影響零件的使用尺寸和要求，對僅僅脫碳的工件可進(jìn)行滲碳處理。采用噴丸和噴砂同樣可達(dá)到去除氧化皮和脫碳層的目的同時是表面得到加工強化，獲得表面壓應(yīng)力?；瘜W(xué)加工方法采用表面腐蝕方法消除。常使用鹽酸或其他酸性介質(zhì)來清理零件表面。應(yīng)注意浸泡時間，超過一定時間容易產(chǎn)生氫脆，氫原子滲入零件表面，造成晶界脆性增大，韌性降低。過熱與過燒過熱：亞共析鋼或

34、過共析鋼在遠(yuǎn)高于Ac3或Acm溫度下長時間加熱將導(dǎo)致鋼的實際晶粒度粗大，過熱鋼呈石狀斷口，表面呈小丘狀粗晶結(jié)構(gòu)，無金屬光澤。零件在熱處理設(shè)備中加熱時，由于超過淬火溫度過高或在高溫下停留時間過長等，使奧氏體晶粒迅速長大，以致力學(xué)性能顯著下降，或者晶粒顯著長大的現(xiàn)象稱為過熱。一般規(guī)律為：鋼材加熱溫度超過預(yù)定奧氏體化溫度150以上，通常稱為過熱，碳鋼及合金鋼溫度大于950，工具鋼及高碳鉻軸承鋼溫度大于1000，其特征為：淬火后馬氏體針粗大、針葉細(xì)長，將會引起淬火后零件的變形和開裂，而粗大的馬氏體還會造成零件機械強度降低、韌性的顯著降低，馬氏體裂紋呈節(jié)狀。過熱影響因素：零件的原材料組織不良，如存在偏析

35、，網(wǎng)狀碳化物；加熱溫度過高或保溫時間過長，晶粒急劇長大；零件在熱處理爐內(nèi)位置不當(dāng)，靠近電極或加熱元件產(chǎn)生過熱；截面尺寸變化大的零件，由于加熱方式和工藝方法選擇不當(dāng)，在零件的薄壁、尖角或尺寸較小位置處會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。過熱名稱主要特征1.為防止零件加熱過程的過熱現(xiàn)象，根據(jù)材料選擇正確的熱處理工藝，設(shè)置合理的熱處理工藝參數(shù)，嚴(yán)格控制加熱溫度、保溫時間；同時對大型或復(fù)雜零件采取預(yù)熱、分段加熱或降低加熱速度的措施2通過多次正火或退火來細(xì)化晶粒為重新進(jìn)行熱處理做好組織準(zhǔn)備3.對于石狀斷口組織，要通過高溫變形來細(xì)化晶粒，再進(jìn)行退火處理，才最后熱處理晶粒粗大奧氏體的晶粒度粗于3級殘余奧氏體過多組織中碳含量和合

36、金元素多的材料，在淬火后組織中殘余奧氏體多魏氏組織亞共析鋼的鐵素體在奧氏體晶界以及解理面析出，呈細(xì)小網(wǎng)格組織網(wǎng)狀碳化物過共析鋼在顯微組織中出現(xiàn)網(wǎng)狀沿晶分布碳化物石墨化高碳鋼退火組織中有部分滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，斷口呈灰黑色共晶組織高速鋼過熱出現(xiàn)共晶萊氏體組織過燒：金屬和合金在氧化性氣氛中加熱，由于加熱溫度在1200以上，使奧氏體晶界發(fā)生嚴(yán)重氧化甚至熔化現(xiàn)象稱為過燒其表面粗糙不平，顯微組織粗化，并在晶間形成氧化物，在特定的晶界表面形成具有一定幾何特征的冷卻轉(zhuǎn)變組織。零件晶界之間的強度很低，脆性大，在外力作用下會沿晶斷裂，無法滿足零件力學(xué)性能的要求，對于重要的零件而言，只能進(jìn)行報廢處理。零件過燒多在鋼

37、軋、鍛過程中產(chǎn)生，因此要嚴(yán)格控制加熱溫度、合理選擇工藝參數(shù)是防止過燒的重要手段。過燒組織使零件的性能嚴(yán)重惡化，是產(chǎn)生熱處理裂紋的重要原因之一。預(yù)防措施：正確選擇熱處理工藝和設(shè)備，確定合理工藝參數(shù)。防止設(shè)備的控溫儀表失靈，定期檢查，保證靈敏度。合理裝爐。7.2退火過程的缺陷及對策缺陷分類產(chǎn)生原因預(yù)防與補救過燒加熱溫度過高使晶界局部熔化報廢過熱加熱溫度過高時奧氏體晶粒粗大，冷卻后形成魏氏體組織或粗晶組織沖擊韌性下降完全退火或正火黑色組織石墨化并在其周圍存在大塊鐵素體報廢反常組織Ar1附近冷速過低或在Ar1以下長期保溫重新退火網(wǎng)狀組織加熱溫度過高及冷速慢形成網(wǎng)狀鐵素體或滲碳體重新退火硬度偏高退火速度

38、過快重新退火7.3淬火過程的缺陷及對策缺陷分類產(chǎn)生原因預(yù)防與補救變形1工件形狀不對稱或厚薄懸殊2機械加工應(yīng)力大，淬火前未消除3加熱和冷卻不均勻4工件夾持方式不當(dāng)5淬火組織轉(zhuǎn)變121改進(jìn)工件結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理選材，調(diào)整加工余量。2增加預(yù)熱或去應(yīng)力退火工藝采用多次預(yù)熱、遇冷淬火、雙液淬火、等溫淬火等多種操作4合理支承捆綁淬火加熱工件5對變形工件進(jìn)行校直開裂1.淬火前的裂紋 在淬火后裂紋的兩側(cè)可見到有氧化脫碳現(xiàn)象，斷口發(fā)黑2.冷卻引起裂紋 斷口色澤紅銹，透油或發(fā)紫色3脆性引起的裂紋1由于軋制或鍛造不當(dāng)，出現(xiàn)縮孔、夾層和白點2（1）原材料非金屬夾雜物偏析帶狀、網(wǎng)狀、堆集（2）原材料有混料現(xiàn)象（3）冷卻不均

39、勻，應(yīng)力集中，零件形狀復(fù)雜、截面厚薄不均，尖角、拐角和加工刀痕（4）冷卻不當(dāng)，冷卻劑選擇不當(dāng)（5）重復(fù)淬火中間未退火處理，未及時回火3（1）淬火溫度過高，引起組織過熱、斷口白亮光，晶粒粗大（2）原始組織中碳化物偏析嚴(yán)重或未球化1嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，確保原材料的合格2（1）用鍛造降低碳化物的級別，熱處理時采用預(yù)冷、分級淬火、等溫淬火，及時回火（2）進(jìn)行火花鑒別（3）改進(jìn)設(shè)計，確保厚薄均勻、無引起淬火開裂缺陷（4）選用合理的冷卻介質(zhì)和淬火方法（5）淬火前進(jìn)行退火處理3（1）嚴(yán)格控制加熱溫度工藝文件的規(guī)定執(zhí)行，加強過程的金相組織檢驗(2)采取正火處理或進(jìn)行球化退火硬度低1原材料有混料現(xiàn)象2加熱溫度低，保溫時間短3介質(zhì)冷卻能力差，冷卻速度太慢，表面有鐵素體等非馬氏體組織4加熱溫度過高，保溫時間過長，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，淬火后保留大量的殘余奧氏體5加熱時工件表面脫碳6鋼才內(nèi)有超標(biāo)的其他雜質(zhì)7等溫時間過長引起奧氏體穩(wěn)定化1對鋼材進(jìn)行火花鑒別2按正常的淬火工藝操作，重新淬火前應(yīng)先進(jìn)行正火或退火3以大于臨界冷速的速度快速冷卻4采用深冷處理提高硬度5對鹽浴定期進(jìn)行撈渣，或采用保護(hù)氣氛加熱6選用符合技術(shù)要求的鋼材7嚴(yán)格控制分級和等溫時間軟點1.工件表面脫碳或附著臟物2.淬火介質(zhì)中有雜質(zhì)或使用溫度過高3.冷卻介質(zhì)冷卻能力差4.工件冷卻方法不當(dāng)，工件相互接觸5.預(yù)備熱處理不當(dāng)，