T10钢车刀热处理工艺

攀枝花学院本科课程设计（论文）

[T10钢车刀热处理工艺设计]

学生姓名：**

学生学号： ************

院（系）：材料学院

年级专业：2013级材料成型及控制工程1班

指导教师：孙青竹副教授

二〇一六年六月

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

攀枝花学院本科课程设计（论文）摘要

摘要

本课程主要设计T10钢用来制造车刀的主要热处理设计流程，包括车刀工作条件及失效形式分析。刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度，韧性和抗氧化性，还需具有高的耐热性（红硬性），即在高温下仍能保持足够硬度的性能。

具体工艺流程以及热处理工艺流程包括预备热处理是球化退火：加热至750℃→最终热处理是淬火：加热至790℃→水冷；回火：低温回火150℃→空冷。

关键词：耐磨高硬度红硬性热处理

攀枝花学院本科课程设计（论文）目录

目录

摘要 (Ⅰ)

1、设计任务 (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计的技术要求 (1)

2、设计方案 (2)

2.1 变速箱设计的分析 (2)

2.1.1工作条件及性能要求 (2)

2.1.2失效形式及使用性能 (2)

2.2钢种材料 (2)

3、设计说明 (4)

3.1加工工艺流程 (4)

3.2具体热处理工艺 (4)

3.2.1预备热处理工艺 (4)

3.2.2最终热处理 (5)

4、质量检测 (7)

5、缺陷与分析 (8)

6、结束语 (9)

7、热处理工艺卡 (10)

参考文献 (11)

1 设计任务

1.1设计任务

T10钢车刀热处理工艺设计。

1.2设计的技术要求

高硬度，高耐磨性是刀具最重要的使用性能之一，若没有足够的高的硬度是不能进行切削加工的。否则，在应力作用下，工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性则是保证和提高工具寿命的必要性，除了以上要求红硬性及一定的强度和韧性。

在化学成分上，为了使工具钢尤其是刃具钢具有较高的硬度，通常都使其含有较高的的碳（W（C）=0.65%~1.55%），以保证淬火后获得高碳马氏体，从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少防止工具损坏是有利的。大量的含碳质量分数又可提高耐磨性，碳素工具钢的理想淬火组织应该是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物，工具钢在热处理前都应进行球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状且分布均匀。

2 设计方案

2.1变速箱设计的分析

2.1.1工作条件及性能要求

刃具在切削过程中，刀刃与工件表面金属相互作用，使切削产生变形与断裂，并从工件整体剥离下来。故刀刃本身承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击、振动等负载荷作用。由于切削层金属的变形及刃具与工件、切削的摩擦产生大量的摩擦热，均使刃具温度升高。切屑速度越快，则刃具的温度越高，有时刀刃温度可达600℃左右。

2.1.2失效形式及使用性能

刀刃是的失效形式有很多种，磨损是刀具失效的主要原因之一，如前刀面损，刀尖磨损和后刀面磨损。

按道具破损可分为：切削刃微崩，切削刃或刀尖崩碎，刀片或刀具折断，刀片表层剥落，切削部位塑性变型和刀片的热裂。

①为了保证刃具的使用寿命，应要求有足够的耐磨性。高的耐磨性不仅决定于高硬度，同时也取决于钢的组织。在马氏体基体上分布着弥散的碳化物，尤其是各种合金碳化物能有效地提高刃具钢的耐磨能力。

②为了保证刀刃能进入工件并防止卷刀，必须使刃具具有高于被切削材料的硬度（一般应在60HRC以上，加工软材料时可取45~55HRC），故工具钢应是以高碳马氏体为基体组织。

③由于在各种形式的切削过程中，工具承受冲击，振动等作用，应当要求刀具有足够的塑性和韧性，以防使用中崩刀或折断。

④为了使刀具能承受切削热的作用，防止在使用过程中因温度升高而导致硬度下降，应要求刃具具有高的红硬性。钢的红硬性是指钢在受热条件下，仍能保持足够的硬度和切削能力，这种性能成为钢的红硬性。红硬性可以用高温回火后在室温条件下测得的硬度直来表示。所以红硬性是钢抵抗多次高温回火软化的能力，实质上这是一个回火抗力的问题。

2.2钢种材料

选用T10碳素刃具钢，含碳量：W（C）=1%左右，工作温度：低于200℃。

性能：高硬度，成本低。缺点：淬透性低，红硬性差，耐磨性不足。

因其生产成本低，冷、热加工工艺性能好，热处理工艺（淬火+低温回火）简单，热处理后有相当高的硬度（58-64HRC），切削热不大（<200℃）时具有较好的耐磨性。因此在生产上获得广泛应用。对于侧重于要求韧性的工具如錾子、凿子、冲子等多采用T7、T8(A)钢；侧重要求硬度和耐磨性的工具如锉刀、刨刀多采用T12(A)、T13(A)钢；要求较高硬度和一定韧性的工具如小钻头、丝锥、低速车刀等多采用T9～T11(A)钢等。碳素刃具钢的缺点是淬透性低、回火稳定性小，红硬性差。因此，碳素刃具钢只能用于制造手用工具、低速及小走刀量的机用刀具。碳素刃具钢淬火时需用水冷，形状复杂的工具易于淬火变形，开裂危险性大等。当对刃具性能要求较高时，就必须采用合金刃具钢。

3 设计说明

3.1加工工艺流程

用T10钢制造形状简单的车刀，基本工艺路线为：下料→锻造→预备热处理（球化退火）→切削加工→最终热处理（淬火、回火等）→磨加工→磨刃

3.2热处理工艺

3.2.1预备热处理

球化退火：

对于含碳量大于0.6%的各种工具钢，磨具钢，轴承钢，共析、过共析钢的锻轧件等，为了改善其各类性能或提高最终热处理组织和性能，常常采用退火或球化退火工艺。球化退火是高碳钢预先热处理工艺，退火一般为炉内缓冷，为其淬火工艺中均匀奥氏体化提供组织准备。

T10属于碳素工具钢，含碳量为1%左右。球化退火的作用是消除钢中网状碳化物，改善金相组织，（因为锻造后晶粒粗大，硬度较高。）提高塑性，韧性，降低钢的硬度，以利于切削加工，减少最终热处理时的变形开裂趋势，而且也为淬火做好组织上的准备。退火温度为Ac1~Acm 之间 ,必须严格控制退火加热温度。退火后的组织为体基体上分布着均匀的、细小的碳化物颗粒。硬度应达到41HRC 左右。

（2）工艺流程：

20分钟均匀加热至750℃→保温40分钟→20分钟匀速冷却至690℃→保温80分钟→炉冷到600℃→最后空冷

图3.1球化退火图