哈工大热处理原理与工艺大作业-手工锯条的热处理

1、金属热处理工艺学金属热处理工艺学手工锯条的热处理工艺小组成员小组成员吴冰吴冰廖名情廖名情胡悦胡悦刘博慧刘博慧李香李香李耘飞李耘飞 目录目录失效方式与性能要求失效方式与性能要求手工锯条基本分类手工锯条基本分类23481567锯条用途与服役条件锯条用途与服役条件手工手工锯条原材料锯条原材料加工工序加工工序热处理工艺热处理工艺质量检查事项和方法质量检查事项和方法热处理缺陷及解决热处理缺陷及解决锯条的用途与服役条件锯条的用途与服役条件用途用途手工锯条的主要用于切割和切断材料手工锯条的主要用于切割和切断材料服役条件服役条件手工锯条在使用过程中要承受手工锯条在使用过程中要承受弯曲、扭转、剪切应力和振动弯曲

2、、扭转、剪切应力和振动等负荷作用；同时还要受到工件和切屑的强烈等负荷作用；同时还要受到工件和切屑的强烈摩擦作用，表面产生大量的热量。摩擦作用，表面产生大量的热量。1失效方式与性能要求失效方式与性能要求2断裂失效断裂失效锯条在使用过程中是手工操作锯条在使用过程中是手工操作，由于双手用力不均匀，使锯，由于双手用力不均匀，使锯条弯曲或者扭转变形，以及在条弯曲或者扭转变形，以及在振动的作用下，锯条断裂失效振动的作用下，锯条断裂失效。同时锯条强韧性不足会引起。同时锯条强韧性不足会引起锯条掉齿。锯条掉齿。磨损失效磨损失效锯条在使用过程中，锯条一直锯条在使用过程中，锯条一直与被切削材料以及切屑相互摩与被切削

3、材料以及切屑相互摩擦，引起锯齿钝化失效。同时擦，引起锯齿钝化失效。同时在摩擦过程产生大量热，使锯在摩擦过程产生大量热，使锯条硬度下降，磨损加剧。条硬度下降，磨损加剧。要求锯条有足够的塑形要求锯条有足够的塑形和韧性，如和韧性，如锯条弯锯条弯成直成直径径200mm200mm的半的半圆圆不折不折断断。要求锯条具有高于被切削要求锯条具有高于被切削材料的硬度，有锯条有足材料的硬度，有锯条有足够的耐磨性，以及足够的够的耐磨性，以及足够的红硬性。硬度一般达到红硬性。硬度一般达到6266HRC6266HRC。3手工锯条基本分类手工锯条基本分类按照齿形进行分类按照齿形进行分类手工锯条原材料手工锯条原材料4（1

4、1）碳素工具钢，如）碳素工具钢，如T8T8、T8A-T12T8A-T12、T12AT12A钢钢（2 2）渗碳钢）渗碳钢（3 3）高速钢，如）高速钢，如W2Mo9Cr4V2W2Mo9Cr4V2（4 4）弹簧钢，如）弹簧钢，如65Mn65Mn加工工序加工工序5原材料原材料锻造锻造球化退火球化退火最终热处理最终热处理粗加工粗加工精加工精加工5加工工序加工工序5.1 5.1 原料准备原料准备 选定材料，选定材料，T10T10钢，钢，准备好原料的板材。准备好原料的板材。5.2 5.2 锻造锻造 利用加工硬化，提高强度和硬度。利用加工硬化，提高强度和硬度。5.3 5.3 球化退火球化退火 对原材料进行退火

5、，主要是降低硬度以及均匀化组织，从而改善其切削加工性对原材料进行退火，主要是降低硬度以及均匀化组织，从而改善其切削加工性能，为机加工做准备。能，为机加工做准备。5.4 5.4 粗加工粗加工 采用剪板机加工成长条，按规定尺寸加工（长宽厚：（采用剪板机加工成长条，按规定尺寸加工（长宽厚：（300-310300-310）（）（10-1110-11）1mm1mm）。将锯条两端冲压成圆弧状，同时两端头圆孔眼一同加工出来。）。将锯条两端冲压成圆弧状，同时两端头圆孔眼一同加工出来。采用刨床，将成批锯条卡夹好，将锯齿加工出来，在刨床加工时锯齿是一反一正采用刨床，将成批锯条卡夹好，将锯齿加工出来，在刨床加工时锯

6、齿是一反一正斜齿形状。斜齿形状。5.5 5.5 最终热处理最终热处理 通过淬火提高材料的硬度以及耐磨性能，再通过过共析钢的回火，进一步提高通过淬火提高材料的硬度以及耐磨性能，再通过过共析钢的回火，进一步提高硬度，同时减少内应力以及残余应力。硬度，同时减少内应力以及残余应力。5.6 5.6 精加工精加工 热处理完毕后，进一步精细加工，达到要求。热处理完毕后，进一步精细加工，达到要求。热处理工艺热处理工艺66.1 6.1 预备热处理预备热处理- -球化退火（箱式炉）球化退火（箱式炉）工艺工艺预热预热随炉冷随炉冷却却保温保温随炉冷随炉冷却却冷却冷却温度范围/780-79030/h680-700至60

7、0至室温保温时间/h1-23-46.1.2 6.1.2 球化退火工艺参数球化退火工艺参数6.1.1 6.1.1 球化退火目的球化退火目的降低硬度，改善切削性能；降低硬度，改善切削性能；获得均匀组织，改善热处理工艺性能；获得均匀组织，改善热处理工艺性能；为后面的切削作准备工作为后面的切削作准备工作。6热处理工艺热处理工艺6.1.3 6.1.3 球化退火工艺曲线球化退火工艺曲线6.1.4 6.1.4 处理后组织性能处理后组织性能退火后组织为球状珠光体，硬度退火后组织为球状珠光体，硬度HRC20HRC20。（降低硬度，（降低硬度，利于加工）利于加工）热处理工艺热处理工艺66.2 6.2 淬火（箱式炉

8、）淬火（箱式炉）6.2.1 6.2.1 淬火目的淬火目的提高锯条的硬度、耐磨性能。提高锯条的硬度、耐磨性能。6.2.2 6.2.2 淬火工艺参数淬火工艺参数加热温服加热温服淬火介质淬火介质保温公式保温公式加热系数加热系数a修正系数修正系数K零件厚度零件厚度D757-7775%盐水溶液1.0min/mm41mm5min6.2.3 6.2.3 淬火工艺曲线淬火工艺曲线温度选择说明：高于温度选择说明：高于Ac1Ac1以以上上30305050目的是为了保证工目的是为了保证工件内部各部分温度均高于件内部各部分温度均高于AC1AC1。但若温度过高，超过。但若温度过高，超过AccmAccm以以上温度，处于单

9、相奥氏体区，上温度，处于单相奥氏体区，碳化物溶解，奥氏体晶粒长大碳化物溶解，奥氏体晶粒长大，淬火后得到片状马氏体（孪，淬火后得到片状马氏体（孪晶马氏体），其显微裂纹增加晶马氏体），其显微裂纹增加，脆性增大，淬火开裂倾向也，脆性增大，淬火开裂倾向也增大。由于碳化物的溶解，奥增大。由于碳化物的溶解，奥氏体中含碳量增加，淬火后残氏体中含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，钢的硬度和余奥氏体量增多，钢的硬度和耐磨性降低。耐磨性降低。6热处理工艺热处理工艺6.2.4 6.2.4 淬火后的组织性能淬火后的组织性能此淬火为过共析钢的不完全淬火，淬火后得到隐晶此淬火为过共析钢的不完全淬火，淬火后得到隐晶马氏体和

10、均匀分布的球状碳化物。这种组织不仅有高的马氏体和均匀分布的球状碳化物。这种组织不仅有高的强度和硬度、高的耐磨性，而且也有较好的韧性强度和硬度、高的耐磨性，而且也有较好的韧性。6热处理工艺热处理工艺6热处理工艺热处理工艺6.3 6.3 低温回火（箱式炉）低温回火（箱式炉）6.3.1 6.3.1 低温回火的目的低温回火的目的 提高硬度，耐磨性；提高硬度，耐磨性； 使有足够的强度和韧性；使有足够的强度和韧性； 淬火后存有较大淬火内应力和较多的显微裂纹，应及淬火后存有较大淬火内应力和较多的显微裂纹，应及时回火以消除内应力和残余应力。时回火以消除内应力和残余应力。6.3.2 6.3.2 回火工艺参数回火

11、工艺参数回火温度回火温度保温时间保温时间175185 （低温）30-60min6.3.3 6.3.3 回火工艺曲线回火工艺曲线6.3.4 6.3.4 回火后的组织性能回火后的组织性能回火后组织为回火马氏体和回火后组织为回火马氏体和少量少量残余奥氏体，其硬残余奥氏体，其硬度可达到度可达到HRC62-66.HRC62-66.6热处理工艺热处理工艺6.4 6.4 正火（盐浴炉）正火（盐浴炉）6.4.1 6.4.1 正火的目的正火的目的针对锯条两端头安装孔部分的针对锯条两端头安装孔部分的20mm20mm长处进行局部加热正长处进行局部加热正火，提高安装孔处的韧性，以免在使用时折断。火，提高安装孔处的韧性

12、，以免在使用时折断。正火温度正火温度冷却方式冷却方式83010空冷空冷6.4.2 6.4.2 正火工艺参数正火工艺参数6热处理工艺热处理工艺6.4.3 6.4.3 正火工艺曲线正火工艺曲线6.4.4 6.4.4 正火后的组织性能正火后的组织性能正火后得到片层间距较小的珠光体，其韧性提高，硬正火后得到片层间距较小的珠光体，其韧性提高，硬度下降。度下降。6热处理工艺热处理工艺使用浴炉对锯条两使用浴炉对锯条两端头进行局部加热端头进行局部加热正火。工件在浴炉正火。工件在浴炉中加热，具有加热中加热，具有加热速度快、温度均匀速度快、温度均匀和不宜氧化和脱碳和不宜氧化和脱碳等优点。等优点。质量检查事项和方法

13、质量检查事项和方法7根据手用钢锯条标准根据手用钢锯条标准GB/T 14764-2008GB/T 14764-2008可知技术要求及相应的检验方法可知技术要求及相应的检验方法有：有：7.1 7.1 尺寸要求及检测尺寸要求及检测尺寸要求尺寸要求见下表见下表，锯条尺寸采用通用量具测量，应符合，锯条尺寸采用通用量具测量，应符合下下表表的规定，测量齿距时，采用工具显微镜测量，在一支锯条上测相的规定，测量齿距时，采用工具显微镜测量，在一支锯条上测相邻连续六齿，取其平均值。邻连续六齿，取其平均值。质量检查事项和方法质量检查事项和方法77.2 7.2 形状公差要求及检测形状公差要求及检测其侧面平面度、齿部、背

14、部直线度检验如图其侧面平面度、齿部、背部直线度检验如图5 5所示，把锯条自由放所示，把锯条自由放置在平板上，用塞尺测量最大部位，要达到其侧面平面度不大于置在平板上，用塞尺测量最大部位，要达到其侧面平面度不大于2mm2mm，齿部和背部直线度不大于齿部和背部直线度不大于1.5mm1.5mm。7.3 7.3 硬度要求与检测硬度要求与检测锯条的硬度试验按锯条的硬度试验按GB/230.1GB/230.1的规定进行，试验部位为锯条两端的规定进行，试验部位为锯条两端50 50 mmmm除外的齿部，试验后除外的齿部，试验后硬度达到所需硬度硬度达到所需硬度。质量检查事项和方法质量检查事项和方法77.4 7.4

15、弯曲性能及检测弯曲性能及检测对于全硬型锯条，将其围绕在半径对于全硬型锯条，将其围绕在半径R125 mmR125 mm的半圆柱体上作弯曲试验的半圆柱体上作弯曲试验（如（如下左下左图）；对于挠性型锯条，将其围绕在直径图）；对于挠性型锯条，将其围绕在直径=60 mm=60 mm的圆柱体上作弯的圆柱体上作弯曲试验（见曲试验（见下右下右图）。对于二者都要求，松开后，不得产生裂纹图）。对于二者都要求，松开后，不得产生裂纹。7.5 7.5 表面质量及检测表面质量及检测未经表面处理的锯条，表面应无裂纹、锈斑等缺陷，且表面应有防锈未经表面处理的锯条，表面应无裂纹、锈斑等缺陷，且表面应有防锈涂层；经涂漆和其他表面

16、处理的锯条表面应色泽均匀，不应有气孔、起层涂层；经涂漆和其他表面处理的锯条表面应色泽均匀，不应有气孔、起层、露底、锈斑等影响保护性能和使用寿命的缺陷。检测时候、露底、锈斑等影响保护性能和使用寿命的缺陷。检测时候采采用目测即可用目测即可。热处理缺陷及解决热处理缺陷及解决88.1 8.1 出现淬火软点，造成锯齿局部硬度不够，易早期磨损。出现淬火软点，造成锯齿局部硬度不够，易早期磨损。原因：由于材料原因：由于材料T10T10（含碳量（含碳量1%1%左右）含碳量较高，淬火气氛不当，造左右）含碳量较高，淬火气氛不当，造成脱碳，或者由于锯齿的齿根有尖锐部分，从而造成局部冷却不足。因此成脱碳，或者由于锯齿的

17、齿根有尖锐部分，从而造成局部冷却不足。因此造成出现淬火后硬度较低的小区域，即淬火软点。造成出现淬火后硬度较低的小区域，即淬火软点。解决方案：在具有一定碳势的气氛中进行淬火；将锯齿的根部倒圆角解决方案：在具有一定碳势的气氛中进行淬火；将锯齿的根部倒圆角处理，同时均匀冷却介质，如搅拌，或者进行强制对流。处理，同时均匀冷却介质，如搅拌，或者进行强制对流。8.2 8.2 含碳量较高，退火时候易出现石墨化，从而增加了脆性含碳量较高，退火时候易出现石墨化，从而增加了脆性和降低了硬度。和降低了硬度。原因：碳素工具钢，含碳量高，而退火处理时，温度过高或者保温时原因：碳素工具钢，含碳量高，而退火处理时，温度过高

18、或者保温时间过长，或者冷却缓慢，使钢中渗碳体发生石墨化过程，在石墨周围形成间过长，或者冷却缓慢，使钢中渗碳体发生石墨化过程，在石墨周围形成大块铁素体，最后导致工件硬度不足和脆性增加。大块铁素体，最后导致工件硬度不足和脆性增加。解决方案：选取合适的退火温度和保温时间以及退火冷却速度；或者解决方案：选取合适的退火温度和保温时间以及退火冷却速度；或者更换含碳量低的钢种，再经过渗碳处理。更换含碳量低的钢种，再经过渗碳处理。8热处理缺陷及解决热处理缺陷及解决8.3.8.3.锯齿的韧性不够，易造成崩齿脆断。锯齿的韧性不够，易造成崩齿脆断。原因：由于淬火时候，内应力较大，产生微裂纹，而低温回火后，原因：由于淬火时候，内应力较大，产生微裂纹，而低温回火后，还有残余应力与微裂纹，从而造成锯齿的韧性不够，从而造成崩齿。还有残余应力与微裂纹，从而造成锯齿的韧性不够，从而造成崩齿。解决方案：合适选择回火时间与回火温度；采用双金属片结构，及解决方案：合适选择回火时间与回火温度；采用双金属片结构，及锯