超强韧热处理技术在金属冷加工中的应用

52DIEANDMOULDTECHNOLOGYNO12013文章编号100149342013010052020超强韧热处理技术在金属冷加工中的应用张琦，彭连友，黄志星河南江河机械有限责任公司，河南鲁山467337摘要介绍了超强韧热处理原理及其关键技术晶粒细化技术，通过45钢和T8钢不同超强韧热处理实例，分析了晶粒细化的过程及效果。对超强韧热处理技术在金属冷加工中应用的可行性进行了研究，得出将再结晶退火温度按逐渐降低顺序呈阶梯状分布，既能恢复材料塑性又能细化基体晶粒，提高了材料强度和韧性。结果表明超强韧热处理技术与压力加工工艺有机结合，实际生产应用效果良好。关键词超强韧热处理；金属冷加工；强度；韧性中图分类号TG15693文献标识码BAPPLICATIONOFULTRASTRENGTHTOUGHNESSHEATTREATMENTINMETALCOLDWORKINGZHANGQI，PENGLIANYOU，HUANGZHIXINGABSTRACTPRINCIPLEANDKEYTECHNOLOGYOFULTRASTRENGTHTOUGHNESSHEATTREATMENTGRAINREFININGWASINTRODUCEDWITHDIFFERENTULTRASTRENGTHTOUGHNESSHEATTREATMENTEXAMPLEST8AND45STEELS。GRAINREFININGPROCESSANDEFFECTHADBEENANALYSIEDULTRASTRENGTHTOUGHNESSHEATTREATMENTSFEASIBILITYINMETALCOLDWORKINGWASSTUDIEDITTURNEDOUTTHATWITHDESCENDINGORDERRECRYSTALLIZATIONTEMPERATUREINTRAPEZOIDALDISTRIBUTION，MATERIALPLASTICITYWASRECOVEREDANDTHEGRAINWASREFINED，THUSIMPROVINGTHEMATERIALSTRENGTHANDTOUGHNESSATTHESAMETIMETHERESULTSSHOWTHATITISBETTERTOCOMBINEULTRASTRENGTHTOUGHNESSHEATTREATMENTANDPRESSWORKINGORGANICALLYINREALPRODUCTIONKEYWORDSULTRASTRENGTHTOUGHNESSHEATTREATMENTMETALCOLDWORKING；STRENGTH；TOUGHNESS引言随着我国经济的发展和工业科技水平的不断提高，工业上对高质量水平零件的需求也逐渐增多，主要表现在对强度高、韧性好和使用寿命长的零件需求增多。传统的金属零件制造工艺已无法满足上述要求，常见的超强韧热处理工艺技术也仅在热处理或热锻工艺中使用，未收稿日期20120816作者简介张琦1967一，男，高级工程师。见有在金属冷加工中使用。1超强韧处理工艺技术简介超强韧热处理的基本途径是获得超细金属晶粒。金属晶粒越小，晶界面积越大，晶界上杂质浓度越低，参与变形的金属也越多，强韧化作用就越大。钢的超强韧热处理就是将钢的奥氏模具技术2013NO153体晶粒进行超细化处理后、再进行形变处理或淬火处理的过程。超强韧热处理能在提高钢制品强度的同时大幅度提高其韧性，进而提高使用寿命。如采用35MNTIB钢制作的拖拉机轮，原工艺采用调质处理其AK一91102JCM，经超强韧热处理后其AK一519647JCM。，且使用寿命提高了37个百分点。2超强韧热处理技术在金属冷加工中应用的可行性21金属冷加工简介金属冷加工是使金属材料在外力作用下变形，通过“加工硬化”提高材料性能的加工方法。对于强度要求高、结构复杂的零件还要进行多次冷加工，期间还要进行一次或多次再结晶退火，以恢复材料塑性。由于获得超细晶粒是超强韧处理的基础，因此该项工艺的关键是如何在材料成形过程中获得超细化晶粒。22细化晶粒工艺技术有多种细化晶粒的工艺技术，其中能获得超细晶粒的工艺技术主要有2种1循环相变快速加热法；2奥氏体重结晶淬火细化晶粒法。221循环相变细化晶粒的快速加热法快速加热时奥氏体晶粒的长大速率低于形核速率，因而能细化晶粒。通过多次循环相变，可使奥氏体晶粒逐步细化，直至10级以上的超细晶粒。如45钢在815铅浴中反复加热45次，可使奥氏体晶粒细化达1215级。222利用钢的奥氏体重结晶淬火细化晶粒法利用奥氏体重结晶可以细化金属晶粒，进而提高强度和韧性。如采用T8钢制的用于冲制垫片的模具，采用1200的高温淬火，中间450回火1H，然后再加热到820淬火，200回火，如图1所示，得到硬度为5859HRC、组织为细针状马氏体、晶粒度为89级的零件普通淬火晶粒度为67级，使模具寿命由普通淬火低温回火的1000030000件提高到200008O000件提高23倍。图1利用重结晶细化奥氏体晶粒的热处理工艺T8钢23可行性分析在金属零件成形过程中，可以根据重结晶细化晶粒的原理，合理调整热处理工艺，达到细化晶粒、提高强度和韧性的效果。以复杂结构金属零件的成形为例在多道冷成形工序间，往往需要进行多次再结晶退火，目的是恢复材料塑性，为下次冷加工做好塑性准备。过去传统做法是各工序再结晶退火工艺完全一致，起不到细化晶粒作用。可以将各工序的再结晶退火温度进行统一调配，使基体材料进行不同程度的再结晶，以达到细化基体晶粒之目的。其调整方法如图2所示。图2利用再结晶退火工艺细化金属晶粒以3次退火为例金属晶粒大小与再结晶退火温度密切相关。图2将再结晶退火温度按逐渐降低顺序呈阶梯状分布，能细化基体晶粒。这样既能满足恢复材料塑性要求，又能逐步细化基体晶粒，提高材料强度和韧性。3实际应用情况某厂曾进行过H37黄铜的上述工艺试验。因零件结构复杂需进行4次冷加工成形，进行3次下转第60页60DIEANDMOULDTECHNOLOGYNO12013庆重庆大学，20083程亮旭通科技有限公司生产计划管理研究D长沙湖南大学，20064于晓义，孙树栋，司书宾航空制造业分布式协同生产计划模式研究J计算机应用研究，20097259826025刘宁以APS优化ERP生产计划的方法研究D长沙长沙理工大学，20096金琪APS和MES集成管理车间生产计划和调度方法研究J现代商贸工业，2009193223237程桦敏捷供需链中的物流管理研究D杭州浙江大学，20098但斌，张民陶瓷企业CIMS中的几个关键问题研究口中国陶瓷，2000，3612325上接第46页G03X一13Y6一13R1317一17I11ENDLG00Z30G69G52X0Y0M995结论通过上述加工实例说明，宏程序具有机床功能和数控指令系统功能的特点。编程人员根据零件的几何信息建立相应的数学模型，能采用模块化的程序设计思想，直接调用数控系统的圆弧插补、螺旋插补等指令，有效地控制刀具路径，高效率高精度地完成加工任务引，将编程人员从繁琐的、大量的重复性工作中解脱出来，这是任何自动编程软件都不能达到的效果。参考文献1廖宁辉宏程序在数控加工的应用J模具制造，2007621242华茂发数控机床加工工艺LM北京机械工业出版社，20033王春海数字加工技术【北京化学工业出版社，2003上接第53页工序间再结晶退火，分别将退火温度确定为500须根据零件材料性质不同和成形过程的不同进、450OC、390OC。经冷加工后最高强度达到了行有针对性设计，方