钻头材料类热处理工艺.doc

设计性综合实验论文题目： 钻头材料类热处理工艺院 （系）： 北方信息工程学院 专 业： 金属材料工程 班 级： B080209 学 生： 王凯 学 号： B08020915 指导教师： 刘建康 2011年11月2西安工业大学综合实验论文钻头材料类热处理工艺设计 摘 要批量生产证明，对用和钢制造的木工麻花钻，采用高频加热，奥氏体化变形温度为，在四辊热轧机上以形变量一次成形，轧后到淬火冷却停留时间秒之内，停留小时回火的工艺规程，能够获得理想的显微组织和良好的综合力学性能，刀具切削寿命显著提高。关键词：麻花钻 高温 形变 热处理 显微组织 钻头 目 录第一章 前言11.1 麻花钻的研究现状11.2 本课题内容概述11.2.1 课题研究的目的和意义11.2.2 课题的研究内容21.3 论文的组织结构2第二章 实验方案32.1 原材料的选择32.1.1 概述32.1.2转头工作特点32.1.3 麻花钻受载及主要损坏形式4 2.1.4 钻头材料的性能要求52.1.5 材料的选用72.2 加热设备的选择82.2.1 热处理设备概论82.2.2 电阻炉的选择92.3 本课题的研究方案92.3.1 本课题研究过程总述92.3.2 实验设备 102.3.3 实验材料102.3.4 实验步骤10第三章 热处理工艺103.1 原始组织103.2 9SiCr淬火113.3 9SiCr回火12第四章 实验结果分析134.1 9SiCr组织分析依据134.2 9SiCr淬火组织分析134.3 9SiCr回火组织分析134.4 硬度分析14第五章 结论14参考文献15致 谢16西安工业大学综合实验论文第一章 前 言9siCr钢的热处理分为球化退火和等温淬火两部分，材料为16mmx30棒材。试验中每2根为一组，接上导线放人箱式电阻炉中随炉加热，待温度达到790时，保温30min，然后施加10OHz、900V锯齿波5min，随炉冷到710，再保温40min，保温结束后缓冷至500出炉。整个工艺用时2h。制作金相试样，根据GBI299一85合金工具钢技术条件中的第一组图谱评定球化等级;测定其布氏硬度。等温淬火:把、9siCr钢2根为一组，接上导线放人箱式电阻炉中随炉加热，待加热温度达到830时，保温10min，然后出炉放人油中淬火，降温到室温;制作金相试样，观察组织，测定材料的强度、冲击韧度和硬度值。1.1麻花钻的研究现状中国麻花钻市场现状分析及前景预测报告主要包括麻花钻市场宏观环境、麻花钻行业总体发展、麻花钻市场运行现状、麻花钻进出口状况、麻花钻替代品发展、麻花钻关联行业发展、麻花钻市场竞争格局及策略、麻花钻市场主要企业情况、麻花钻市场前景预测等。 1.2课题内容概述1.2.1 课题的研究目的和意义本报告主要依据国家统计局、中国化学工业协会、国家发展改革委员会、国务院发展研究中心、中国经济景气监测中心、国内外相关刊物公布和提供的大量资料。并且依托多年对麻花钻行业的研究经验，结合麻花钻行业历年供需关系变化规律，对麻花钻行业内的企业群体进行了深入的调查与研究，采用定量及定性的科学研究方法撰写而成。报告在宏观上分析了2010-2015世界麻花钻行业整体以及部分地区的发展情况、中国麻花钻行业的宏观发展环境、中国麻花钻行业整体发展现状。报告在微观上详细的分析了2010-2015行业的产销贸易情况及预测、区域发展情况及前景、行业具体经济运行情况、市场竞争环境、重点企业发展情况、行业国际竞争力。在行业投资方面，报告从宏观和微观层面分析了行业的投资风险、阐述了行业投资风险的防范和对策、以及行业的投资策略。对于行业的未来发展趋势，报告分析了行业的发展方向，并且采用了科学的方法预测了对行业2011-2015的产值、收入、利润、资产情况。近年来中国麻花钻机行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大的差距。中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生产仍然是“中国制造”普遍的生存模式。很多高端产品表面上市中国生产，其实核心技术都来自国外。为此，“十二五”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，推进产学研结合，让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产业。制造业的升级和转型，对于麻花钻行业有着深远影响和重大意义。1.2.2 本课题研究的内容概述该课题主要内容是拟采用直径为8mm,长10mm的棒状9SiCr试样，进行热处理，然后打磨试样，观察金相组织。并结合硬度实验来获取9SiCr达到机械性能，物理性能，工艺性能等，从而得到最适宜的热处理工艺的目的。本文研究内容主要包括以下几个部分：（1）原材料的选择，主要是根据麻花钻的性能要求选择合适的原材料。（2）观察原材料的组织，磨制金相，分析材料组织。（3）最终热处理工艺。主要从原材料的性能和相图出发确定热处理方法。（4）检验试样的性能，测试样的硬度。（5）观察热处理后的组织，磨制金相，分析组织结构。1.3论文的组织结构第一章 前言部分，介绍了课题的研究目的和意义，确定了课题的研究内容。第二章 试验方案。第三章 热处理工艺。第四章 实验结果分析。第五章 结论。- 16 -西安工业大学综合实验论文第二章 试验方案本试验的内容包括原材料选择、金相制样、热处理过程的试验方案和研究方法，以及试样的性能测试和组织分析手段。热处理过程是试验的关键步骤，直接影响到最终结果的好坏。主要包括以下几个部分：（1）原材料的选择，主要是根据螺栓的性能要求选择合适的原材料。（2）观察原材料的组织，磨制金相，分析材料组织。（3）最终热处理工艺。主要从原材料的性能和相图出发确定热处理方法。（4）检验试样的性能，测试样的硬度。（5）观察热处理后的组织，磨制金相，分析组织结构。2.1原材料的选择本试验主要研究9SiCr的热处理工艺，但因为钻头的类繁多，因此选择最常用的9SiCr作为研究对象。2.1.1 概述选用钻头的材料是一项非常重要的工具，因为大多数钻头损坏，毛病都是出现在钻头，尤其是某些场合中，钻头往往起着非常重要的作用，如果钻头在机器运转中一旦遭到破坏，就会造成不堪设想的严重事故。所以对与设计和选用的钻头（包括材料）既要经济，同时又要按照工作条件的要求，具有足够的强度、刚度及紧密性，不可忽视。2.1.2 钻头工作的特点麻花钻加工中心工作部分的几何形状介绍(1)螺旋槽钻头的工作部分有两条螺旋槽，其作用是构成切削刃、排出切屑和通入切削液。(2)螺旋角(p)螺旋槽上最外缘螺旋线的切线与轴线之间的夹角。加工中心由于同一个钻头的螺旋槽导程是一定的，所以不同直径处的螺旋角是不同的，越近中心处螺旋角越小。螺旋角实际上就是钻头的进给前角yf。因此，螺旋角越大，钻头的进给前角越大，钻头越锋利。但是，如果钻头的螺旋角过大，钻头的强度会大大削弱，散热条件变差。加工中心标准麻花钻的螺旋角在1830。之间。钻头的名义螺旋角是指外缘她的螺旋角。(3)前刀面指切削部分的螺旋槽上临近主切削刃部分，切屑流出时最初接触的钻头表面。(4)主后刀面指钻顶的螺旋圆锥面，也就是与工件过渡表面相对的表面。(5)主切削刃是前刀面与主后刀面的交线，担负着主要的切削工作。钻头有两个主切削。(6)顶角(2。，)钻头的顶角是两主切削刃在与其平行的平面上投影之间的夹角。一般标准麻花钻加工中心的顶角为118。当顶角为118。时，两主切削刃为直线;当顶角大于118。时，两主切削刃为凹曲线当顶角小于118。时，两主切削刃为凸曲线.顶角大，主切削刃短、定心差，钻出的孔径容易扩大，但顶角大，前角也增大，切削省力。加工中心顶角小，则反之。(7)前角(Yo)主切削刃上任一点的前角是过该点的基面与前刀面之间的夹角。麻花钻加工中心的前角大小与螺旋角、顶角、钻心直径等因素有关，其中影响最大的是螺旋角。由于螺旋角随直径的大小而改变，所以主切削刃上各点的前角也是变化的，靠近外缘处前角最大，自外缘向中心逐渐减小，大约在1/3钻头直径以内开始为负前角，前角的变化范围大约在30-30。之间。(8)后角(ao)主切削刃上任一点的后角是过该点切削平面与主后刀面之间的夹角。加工中心后角也是变化的，靠近外缘处最小，接近中心姓最大，变化范围为8。l4。(9)横刃加工中心两个主后刀面相交形成的刃口，也就是两主切削刃的连接线。横刃加工中心是通过钻头轴线，而且它在钻头端面上的投影为一条直线，因此横刃上各点的基面是相同的。从横刃加工中心上任一点的主剖面看出，横刃前角托。为负值，标准高速钢麻花钻的如-60-54。由于横刃具有很大的负前角，工作时会产生很大的轴向力。横刃太短会影响麻花钻的钻尖强度。横刃太长，会使轴向力增大，对钻削不利。(10)横刃斜角()在垂直于钻头轴线的端面投影中，横刃与主切削刃之间所夹的锐角。横刃加工中心斜角的大小与后角有关。后角大时，横刃斜角就减小，横刃变长；后角卟时，情况相反，标准高速钢麻花钻横刃斜角一般为55。(11)棱边棱边也称刃带，是麻花钻加工中心的导向部分。在切削过程中能保持钻削方向、修光孔壁以及作为切削部分的后备部分。为了减小切削过程中棱边与孔壁的摩擦，导向部分的外径经常磨有倒锥。2.1.3 麻花钻受载及主要损坏形式麻花钻头深孔钻削在机械加工中占有非常重要的地位，但由于有一些技术问题尚未解决，至今仍是金属切削加工的“瓶颈”工序。在深孔加工中，常常发生钻头刀齿突然崩刃或断齿，即钻头破损，其结果是工件孔表面损伤，钻杆扭弯、断裂，甚至机床被损坏。破损是深孔钻最主要的损坏形式，其破损耐用度主要取决于刀刃受冲击的次数和力度，即深孔钻削稳定性，特别是入钻和出钻的稳定性。根据实际应用情况统计，近80%的钻头早期破损都发生在入钻或出钻时。因此，麻花钻头深孔钻削稳定性将直接影响钻头耐用度和钻孔质量。现有的深孔钻有深孔麻花钻、枪钻、单刃内排屑深孔钻和多刃错齿内排屑深孔钻等。钻削稳定性的影响因素：影响钻削稳定性的因素很多，追根究底是由切削力变化而产生的。钻头的入钻使切削扭矩骤然产生，钻头的出钻使切削扭矩骤然消失，其变化幅度之大，足以影响工件加工质量和钻头耐用度，是钻削稳定性的主要影响因素。 深孔钻削稳定性直接影响深孔钻头的耐用度和钻孔质量。 深孔钻削稳定性主要受切削力变化影响，其次还取决于导向套与钻头间隙。 钻尖高度直接影响深孔钻削入钻和出钻的稳定性。2.1.4 钻头材料的性能要求合金刃具钢是在碳素刃具钢的基础上加入某些合金元素而发展起来的。其目的是克服碳素刃具钢的淬透性低、红硬性差、耐磨性不足的缺点。合金刃具钢的合碳量在0.75%1.5%合金元素总量则在5%以下。所以又称低合金刃具钢。加入的合金元素为Cr、Mn、Si、W和V等。其中Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬造性。同时强化马氏体基体，提高h回火稳定性；W和V还可以细化晶粒； Cr、 Mn等可溶入渗碳体。形成合金渗碳体，有利于钢耐磨性的提高。 另外，Si使钢在加热时易脱碳和石墨化。使用中应注意。如 Si、 Cr同时入钢中则能降低钢的脱碳和石墨化倾向。 合金刃具钢有如下特点；淬透性较碳素刃具钢好，淬火冷却可在油中进行，放热处理变形和开裂倾向小，耐磨性和红硬性也有所提高。但合金元素的加入，提高了钢的临界点，故一般淬火温度较高。使脱碳倾向增大。 合金刃具钢主要用于制作：截面尺寸较大且形状复杂的刃具：精密的刀具；切削刃在心部的刃具，此时要求钢的组织均匀性要好：切削速度较大的刃具等。 我国冶标YB 7-59列入了56种合金刃具钢。表4。2列出了最常用的合金刀具钢的成分、热处理工艺、性能和用途。 由表可见。合金刀具钢分为两个体系 针对提高钢的淬透性的要求，发展了Cr、Cr2、9SiCr和CrWMn等钢。其中9SiCr钢在抽中淬火淬造直径可达40-50 mm。适宜制造薄刃或切削刀在心部的工具。如板牙、滚丝轮、丝 锥等。 CrWMn钢是最常用的合金刃具钢。经热处理后硬度可达HRC64-66且有较高的耐磨性。CrWMn钢淬火后。有较多的残余奥氏体，使其淬火变形小。故有低变形钢之称。生产中常用调整淬火温度和冷却介质配合，使形状复杂的薄壁工具达到激变形或不变形。这种钢适于做截面尺寸较大、要求耐磨性高、淬火变形小。但工作温度不高的拉 刀、长丝锥等。也可作量具、冷变形模具和高压油泵的精密部件(柱塞)等。 针对提高耐磨性的要求，发展了Cr06、W、W2及CrW5等钢。其中CrW5又称钻石钢。在水中冷却时，硬度可达HRC67-68。主要用于制作截面尺寸不大(515mm)、形状简单又要求高硬度、高耐磨性的工具，如雕刻工具及切削硬材料的刃具。 合金刃具钢的热处理与碳素刃具钢基本相同，也包括加工前的球化退火和成形后的淬火与低温回火。回火温度一般为160-200。合金刃具钢为过共析钢一般采用不完全淬火。淬火加热温度要根据工件形状、尺寸及性能要求等选定并严格控制。以保证工件质量。另外。合金刃具钢导热性较差。对于形状复杂、截面尺寸大的工件，在淬火加热前往往先在600-650左右进行预热，然后再淬火加认一般采用油淬、分级淬火或等温淬火。少数淬透性较低的钢(如Cr06。CrW5等钢)采用水淬。 综上所述。合金刃具钢解决了淬透性低、耐磨性不足等缺点。但由于合金刃具钢所加合金元素数量不多。仍属于低合金范围。故其红硬性虽比碳素刃具钢高。但仍满足不了生产要求。如回火温度达到250时硬度值已降到HRC60以下。因此要想大幅度提高钢的红硬性，靠合金刃具钢难以解决，故发展了高速钢。2.1.5 材料的选用1.碳素刃具钢 由二所述。刃具钢最基本的性能要求是；高硬度高耐磨性。高硬度是保证进行切削的基本条件，高耐磨性可保证刃具有一定的寿命。即耐用度。针对上述两个要求。最先发展起来的是碳素刃具钢。其合碳量范围在0.65%1。35%，属高碳钢。包括亚共析钢、共析钢和过共析钢。 碳素刃具钢的热处理工艺为淬火+低温回火。一般亚共析钢采用完全淬火。淬火后的组织为细针状马氏体。过共析钢采用不完全淬火。淬火后的组织为隐晶马氏体十位溶碳化物。且由于未溶碳化物的存在，使钢的韧性较低。脆性较大。所以在使用中脆断倾向性大。应予以充分注意。 在碳素刃具钢正常淬火组织中还不可避免地会有数量不等的残余奥氏体存在。2.合金刃具钢 合金刃具钢是在碳素刃具钢的基础上加入某些合金元素而发展起来的。其目的是克服碳素刃具钢的淬透性低、红硬性差、耐磨性不足的缺点。合金刃具钢的合碳量在0.75%1.5%合金元素总量则在5%以下。所以又称低合金刃具钢。加入的合金元素为Cr、Mn、Si、W和V等。其中Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬造性。同时强化马氏体基体，提高h回火稳定性；W和V还可以细化晶粒； Cr、 Mn等可溶入渗碳体。形成合金渗碳体，有利于钢耐磨性的提高。 另外，Si使钢在加热时易脱碳和石墨化。使用中应注意。如 Si、 Cr同时入钢中则能降低钢的脱碳和石墨化倾向。 合金刃具钢有如下特点；淬透性较碳素刃具钢好，淬火冷却可在油中进行，放热处理变形和开裂倾向小，耐磨性和红硬性也有所提高。但合金元素的加入，提高了钢的临界点，故一般淬火温度较高。使脱碳倾向增大。 合金刃具钢主要用于制作：截面尺寸较大且形状复杂的刃具：精密的刀具；切削刃在心部的刃具，此时要求钢的组织均匀性要好：切削速度较大的刃具等。3.高速钢 多少年来。人们为了提高切削速度。除了改善机床和刀具设计外。刀具材料一直是一个核心问题。前已指出合金刃具钢基本上解决了碳素刀具钢淬透性低、耐磨性不足的缺点，但没有从根本上解决红硬性不高的问题。只有在高速钢问世以后，不但保证了钢的淬透性和耐磨性，而且红硬性也得到了显著提高。 高速钢是一种高碳且含有大量W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具钢。 高速钢经热处理后，在600以下仍然保持高的硬度。可达HRC60以上故可在较高温度条件下保持高速切削能力和高耐磨性。同时具有足够高的强度，并兼有适当的塑性和韧性，这是其他超硬工具材料所无法比拟的。高速钢还具有很高的淬透性。中小型刃具甚至在空气中冷却也能淬透，故有风钢之称。 同碳素刃具钢和合金刀具钢相比，高速钢的切削速度可提高24倍，刃具寿命提高8-15倍。 高速钢广泛用于制造尺寸大、切削速度快、负荷重及工作温度高的各种机加工工具。如车刀、刨刀、拉刀、钻头等。此外。还可应用在模具及一些特殊轴承方面。总之。现代工具材料高速打仍占对具材料总量的65%而产值则占70%左右。所以高速钢自问世以来。经百年使用而不衰。2.2加热设备的选择2.2.1 热处理设备概论在机械制造过程中热处理占重要地位，它对保证产品质量，提高机器工作效能和延长机器使用寿命都起着重要的作用，任何一种热处理工艺，只有通过相应的设备才能实现。目前，热处理设备的种类已十分繁多，根据它们在热处理生产过程中所完成的任务，通常将热处理设备分为主要设备和辅助设备两大类。威力增加产量、提高质量和改善劳动条件，推行流水生产和自动化生产，又组合成了许多综合热处理设备热处理联合机。主要设备是完成主要热处理工序所用的设备，包括加热设备和冷却设备。这类设备对热处理效果和产品质量起到决定性的作用，两者之间又以加热设备为主要，包括各种热处理炉和加热设备。辅助设备是完成各种辅助工序及主要工序中的辅助动作所用的设备及各种工夹具。主要包括清洗设备、校正设备、起重运输设备、控制气氛设备及各种工夹具等。热处理炉是最主要的热处理设备。为了便于选择使用和分析比较，常依一下几种特征进行分类：（1）按热能来源分类：电阻炉、燃烧炉。（2）按工作温度分类：低温炉（650）、中温炉（6501000）、高温炉（1000）。（3）按炉膛介质分类：自然介质炉、浴炉、可控气氛炉、真空炉。（4）按作业规程分类：周期作业炉、连续作业炉。2.2.2 电阻炉的选择热处理电阻炉的基本工作原理，是电流通过电热元件是由于电流的热效应而产生热能，借辐射或对流作用，将热量传至加热工件表面，使工件加热。热处理电阻炉又可分为箱式电阻炉和井式电阻炉。热处理燃烧炉的基本工作原理：是通过燃料在燃烧室燃烧后，进入炉膛内，借辐射、对流或传导的作用加热工件。热处理燃烧炉可分为：固体燃烧炉、液体燃烧炉和气体燃烧炉。热处理电阻炉与燃料炉相比，具有结构简单、体积小、操作方便、炉温分布均匀以及温度控制准确等特点，在热处理生产上得到了十分广泛的应用。因此选用电阻炉，又因为加热小型零件，所以最终选用中温箱式电阻炉作为此次的热处理设备。2.3本课题的研究方案2.3.1 本课题研究过程总述该课题主要内容是拟采用直径为8mm,长10mm的棒状9SiCr试样，进行热处理，然后打磨试样，观察金相组织。并结合硬度实验来获取9SiCr钢达到机械性能，物理性能，工艺性能等，从而得到最适宜的热处理工艺的目的。2.3.2 实验设备中温箱式电阻炉、砂纸（粗细总共4种）、玻璃、砂轮机、抛光机、金相显微镜、吹风机、洛氏硬度机。2.3.3 实验材料8*10mm的9SiCr试样、油、4%的硝酸酒精溶液、三氧化二铬、细铁丝、无水乙醇。2.3.4 实验步骤（1）观察试样原组织。将试样在砂轮机上磨倒角，然后金相制样，观察金相，得到试样金相组织形貌图，测硬度。（2）将试样在850淬火，然后油冷。磨制金相，观察金相，得到试样金相组织形貌图，测硬度。（3）将淬火后的工件进行高温回火处理，金相制样，观察金相组织，得到试样金相组织形貌图，测硬度。第三章 热处理工艺 3.1 原始组织9SiCr试样的市场供应状态为热轧状态，就相当于9SiCr的正火处理。将该试样在砂轮机和砂纸上进行打磨，根据砂纸粒度的不同从粗到细依次打磨，打磨的时候用力要均匀，换砂纸的标准是试样上的划痕全为一个方向，试样在砂纸上打磨好后，在抛光机上抛光，抛光完成后用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，观察组织。所得到的室温金相组织形貌图如图3-1所示。 图3-1试样：9SiCr状态：正火状态放大倍数：500倍腐蚀剂：4%硝酸酒精组织：细小碳化物+珠光体硬度17HRC说明：杆状或链状碳化物3.2 9SiCr的淬火9siCr钢等温淬火金相组织，由下贝氏体十马氏体+残余奥氏体十碳化物组成，其中下贝氏体的体积分数占30%左右;测定其力学性能:硬度58一60HRC，无缺口冲击韧度 k=51J/cm.达到2560MPa，获得极佳的强韧性配钢的淬火是热处理工艺中最重要的也是再广泛的工序。淬火可以大幅度提高钢的强度与硬度，淬火后为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度与韧度的配合，需要配以不同温度的回火，所以淬火和回火是不可分割的、紧密联系的两种热处理工艺。下面主要讨论钢的淬火情况：淬火温度9siCr为亚共析钢，淬火温度应该为Ac3+（3050），最终取加热温度为850。淬火加热时间：根据淬火加热时间经验公式可得=*D（单位为分钟）。为加热系数，试样为碳钢，在800900箱式炉中加热，直径小于50mm，所以取1.01.2。为装炉量修正系数，根据装炉量取1.0。D为工件的有效厚度，圆柱体试样的有效厚度取工件直径， 所以D取8mm。综上所述=*D=1.2*1.0*8=9.6分钟10分钟。淬火介质：冷却是淬火的关键工序，它关系到淬火质量的好坏，同时冷却也是淬火当中最容易出问题的的一道工序。淬火技术的高低，主要以冷却操作的优劣来体现。一般的淬火都需要快速冷却。快速冷却是为了防止过冷奥氏体在Ms点以上发生任何分解。根据连续冷却C曲线可知，过冷奥氏体在大约650400之间分解最快，因此，只需要在这一温度区间内快冷，而在这以上和以下的温度区间内，并不要求快冷。在Ms点以下反而希望冷却缓慢些，以防止淬火变形和开裂。所以，钢在淬火时，最理想的冷却方式，就是对冷却介质的要求。根据淬火介质的冷却特性，可分为两大类：第一类、各种水质淬火剂和油质淬火剂；冷却曲线是先慢后快又变慢。第二类、各种低温盐浴、碱浴、金属浴等；当工件淬入这类介质后，由于工件和介质间温差很大，很快达到最高的冷却速度，而随着温差的减小，冷却速度及迅速减小。由9siCr的性能特征可知：9siCr强度较高，塑性及韧性尚好，切削性优良，经调质处理后能获得较好的综合力学性能，无回火脆性；但焊接性能不还，淬透性较低，水淬是且有裂纹形成倾向。水淬和有淬相比：油的冷却能力比水小，但有的冷却特性比水好的多。所以最终选择油做淬火介质。淬火方式：钢的淬火方式有4种，单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等，选择单液淬火。将热处理炉加热到840，把试样放入炉中，保温10分钟，取出油淬。再对淬完火的试样，经打磨、抛光，并用4%的硝酸酒精腐蚀，观察组织。所得到的室温金相组织形貌图如图3-2所示。试样：9SiCr状态：840淬火状态放大倍数：500倍冷却介质：油腐蚀剂：4%硝酸酒精加热设备：中温箱式电阻炉组织：铁素体+托氏体+马氏体硬度：25HRC说明: 在此温度下形成针状马氏体组织 图3-2 3.3 9SiCr的回火将淬火后的工件加热到低于（A1）临界温度的某一温度，保温一定时间，然后以适当的冷却方式冷至室温的工艺，即为回火。回火是紧接淬火的一道热处理工序。除某些特殊情况外，钢在淬火以后都要进行回火。回火决定着钢在使用状态的组织和性能，因此，回火是很关键的工序。回火不足还可以再次回火，但一旦回火过度，就使前功尽弃，必须重新淬火才可以。在生产中实际采用的回火有4种：低温回火（150250），得到回火马氏体组织，工件硬度高，耐磨性好，疲劳抗力大。多用于刃具、量具、冷冲模具、滚动轴承、精密偶件以及超高强度钢构件。中温回火（350500），得到回火屈氏体组织，屈强比（s/b）高，弹性好。多用于各种弹簧的热处理。高温回火（500650），得到回火索氏体组织，强度和韧性的综合性能高。多用于轴类、连杆、连接件等。调质处理即为淬火加高温回火。9SiCr是应用最广的一种钢，为高强度中碳钢。其特点是强度较高，塑性及韧性尚好，切削性优良，经调质处理后能获得较好的综合力学性能，无回火脆性。所以进行高温回火。回火温度：因为是调质处理（淬火+高温回火），所以选择高温回火，温度范围为500650之间，最终确定600回火。回火时间：根据回火保温时间参数表，回火类型为高温回火，加热炉为空气炉，工件有效厚度25mm，所以最终选择保温时间=50分钟。回火冷却：因为不用担心工件开裂，和第二类回火脆，所以选择空冷。将热处理炉加热到600，把试样放入炉中，保温50分钟，取出空冷。对试样打磨、抛光，并用4%的硝酸酒精腐蚀，观察组织。所得到的室温金相组织形貌图如图3-3所示。试样：9SiCr状态：150高温回火放大倍数：500倍冷却介质：空气加热设备：高温电阻炉腐蚀剂：4%硝酸酒精组织：回火马氏体硬度：20HRC说明：极细的碳化物和针状马氏体图3-3第四章 实验结果分析 我们知道随着9SiCr热处理方式的不同，热处理后的组织和性能具有很大的差异，现在我们主要分析热处理后组织性能。4.1 9SiCr组织分析依据经过多年的发展，对于钢的热处理知识，我们研究的越来越深，从前人的研究成果中我们知道为使钢件经热处理后能获得所要求的组织和性能，大多数的热处理工艺都需要先将钢件加热至临界点以上，使之转变为奥氏体，及奥氏体化，然后再以一定的方式冷却使之转变为所需的组织。钢加热时形成的奥氏体组织形态对热处理后的组织和性能有很大的影响。因此加热转变是钢进行各种热处理的基础。珠光体是钢铁材料热处理过程中出现的另一种重要组织。珠光体转变发生在过冷奥氏体转变的高温区，又称为高温转变，属于扩散型相变。钢铁材料在退火和正火中都要求发生珠光体转变，而淬火时则力求避免发生珠光体转变。4.2 9SiCr淬火组织分析9SiCr的含碳量为C%=0.850.95%，从相图中我们可以看出加热温度在750930之间时4钢会与GS线有交点，该点即为其临界点Ac3，从图中我们可以看出Ac3点的温度约为780。所以可知在840和930加热温度下45钢均完全奥氏体化，而加热温度在低于这个温度时，9SiCr当中还残存有相。这一点正好说明了图32中出现铁素体以及硬度不够的原因。图32为9SiCr钢840在中温箱式电阻炉加热后油淬得到的金相组织。4.3 9SiCr回火组织分析2实验结果与分析图3-3是9siCr钢球化回火组织，得到回火马氏体组织，任然保留了原有马氏体的形态特征。针状马氏体回火析出了极细的碳化物，容易受到侵蚀，在显微镜下呈黑色针状。低温回火后马氏体针状变黑，而残余奥氏体不变仍呈白亮色。低温回火后可以部分消除淬火后的内应力，增加韧性，同时人能保持钢的高硬度。4.4 硬度分析9SiCr钢在850下进行淬火处理得到板条马氏体，硬度最高；淬火后的试件在150