沈阳理工大学热处理工艺课程设计 T10A 检验量棒的 热处理工艺设计 1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习， 是 热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所 学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 2 热处理课程设计的任务 ①普通热处理工艺设计 ②制定热处理工艺参数 ③选择热处理设备 ④分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥特殊热处理工艺设计 ⑦填写工艺卡片 3 T10A 检验量棒的技术要求及选材 3.1 T10A 的零件图 T10A 检验量棒的零件如图 3.1 所示。 图 3.1 检验量棒图 3.2 技术要求 1 沈阳理工大学热处理工艺课程设计 T10A 检验量棒的技术要求 如下： 硬度：HRC60～63 [1] 3.3 材料的选择 3.3.1 零件用途 量棒是用来度量工件工件内经专门尺寸的工具。 3.3.2 工作条件 （1） 量棒在使用过程中经常受到工件的摩擦与碰撞，长时期使用量棒会因磨损 而失去其精度。 （2）量棒在长时期存放和使用过程中，会因环境和工作而导致量棒的变形，进 而尺寸不再稳定，不能再用来度量工件。 （3）量棒在使用过程中，还会受到冲击作用，会导致量棒因偶然碰撞而断裂。 综上所述，量棒在使用过程中，经常受到工件的摩擦和碰撞，而作为量棒本身又 必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性。长期使用会导致量棒失去其精度，且在存放 时会因保存不当而导致其变形，所以要求量棒不仅要有高的硬度和耐磨性，还要有一 定的韧性。 3.3.3 性能要求 检验量棒的形状简单，尺寸不太大，但量棒在使用中要求很高，为了满足这些要 求，可选用含碳量高的钢，同时要求有一定的韧性。含碳量高的钢经淬火热处理后可 得到马氏体和未溶碳化物，可使量棒有高的硬度和耐磨性，保证量棒在长期使用中不 致被很快磨损，而失去其精度。此外还有高的尺寸稳定性，保证量棒在使用和存放过 程中保持其形状和尺寸的稳定性。高碳钢经淬火并及时回火后，可以在很少降低硬度 的同时使钢的韧性明显提高，这样可使量棒有足够的韧性，以保证量棒在使用时不致 因偶然因素而损坏。 3.3.4 材料选择 根据检验量棒的工作条件，尺寸及性能要求选择碳素工具钢，其未加入合金元素， 价格便宜， 退火后硬度低， 可
加工性好， 磨削及抛光性好。 T8,T8A,T9,T9A,T10A,T11A 等都属于碳素工具钢，但T8,T8A,T9,T9A接近共析成分，含碳量较少，淬火后的组织 2 沈阳理工大学热处理工艺课程设计 中未溶碳化物极少，耐磨性差。而T11,T11A远离共析成分，在淬火后组织中的未溶碳 化物较多，降低了钢的韧性。T10A在淬火加热时不易过热，又存适量的未溶碳化物， 耐磨性高，且弥补了T11A韧性不足的缺点。 3.3.5 T10A钢化学成分及合金元素作用 T10A 钢的化学成分示于表 3.1 表 3.1 T10A 钢的化学成分 ω/% C 0.15～0.30 Mn 0.15～0.30 Si 0.15～0.30 P ≤0.030 S ≤0.030 [1] 化学元素作用： ①C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ②Si： 能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度， 阻碍碳元素溶于钢中。 ③Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成 MnS） ，防止热脆，故 Mn 能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏 体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。 3.3.6 T10A 钢热处理临界转变温度 T10A 钢热处理的临界转变温度见表 3.2[1] 表 3.2 T10A 钢临界转变温度/℃ 钢号 T10A Ac1 730 Ac3 800 Ar1 700 3.4 T10A 钢量棒加工制造工艺流程 T10A 钢量棒加工制造工艺流程如下： 下料→锻造→调质处理→机加工→不完全淬火→清洗→冷处理→低温回火→时效→ 检验→包装 4 T10A 钢的热处理工艺 3 沈阳理工大学热处理工艺课程设计 4.1 T10A 钢的调质处理工艺 4.1.1 调质处理（淬火+高温回火）目的 进行预备热处理，获得粗大回火索氏体，降低淬火前机加工的表面粗糙度，使淬 火后具有高而且均匀的硬度。如果采用正火加球化退火，则加热周期长,生产效率低。 所以选择调质处理作为 T10A 钢的预备热处理，处理后可以获得回火索氏体，减少淬 火变形，提高机械加工的光洁度。 4.1.2 淬火工艺 （1）淬火目的 淬火是为了获得马氏体 （2)淬火温度 加热温度：780±10℃。 因为 T10A 是过共析钢，钢中含有碳化物形成元素。为使碳化物溶入奥氏体中，使 奥氏体合金化程度增高，提高淬火回火后的机械性能，因此调质处理加热温度在 730℃（即 Ac1 温度）加 30-50℃。所以最终选择的加热温度为 780±10℃.（3）淬火设备 选用RDM系列埋入式盐浴炉，盐浴炉参数见表 4.1。 表 4.1 RDM-70-8 埋入式盐浴炉 型号 额定功率 电源 相数 RDM-70-8 70(KW) 3 电压 380(V) 850℃ [7] 额定温度 工作空间尺寸(mm ×mm) 450×350×700 说明：炉温均匀，介质流动性好，加热速度，温度均匀，工件变形小，加热质量好， 利于提高产品质量，炉膛容积有效利
用率高，产量大，耗电量少，可节省电能与筑炉 材料，电极寿命长，减小停炉时间。适用于中，小型工件成批量生产。 （4）加热方法 采用到温加热的方法，是指当炉温加热到指定的温度时，再将工件装进热处理炉进行 加热。 原因是加热速度快，节约时间，便于批量生产。 4 沈阳理工大学热处理工艺课程设计 (5)加热介质 加热介质为 44%NaCl+56%KCl 表 4.2 加热介质与使用温度的关系 盐浴成分（%，按重量计算） 28NaCl+72CaCl2 34NaCl+33CaCl2+33BaCl2 50NaCl+50BaCl2 22NaCl+78BaCl2 44NaCl+56KCl 34KCl+66BaCl2 熔点（℃） 500 570 600 640 663 657 使用温度范围（℃） 540～870 600～870 650～900 675～900 700～870 700～950 (6)保温时间 保温时间：12min 选定的依据： 加热时间可按下列公式进行计算： t=a×K×D， 式中 t 为加热时间 （min） ， K 为反映装炉时的修正系数，可根据表 4.4 可得 K 取 1.4，a 为加热系数 min/mm,加热 系数 a 可根据钢种与加热介质、加热温度，参数按照表 4.3 选取，D 为工件有效厚度 （mm）.可得 t=a×K×D=1.4×20×24=672s 表 4.3 工件加热系数 a 钢号 碳钢 合金钢 高合金钢 高速钢 退火、正火（箱式炉） 箱式炉 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 预热 1min/mm 加热 45s/mm 2～2.5min/mm 淬火 盐炉 20～30s/mm 30～45s/mm 预热 30s/mm 加热 16s/mm 预热 15～30s/mm 加热 8～12s/mm (7) 冷却方式 由 T10A 的淬透性曲线可知，要达到所要求的硬度，可选择水淬，且由于 T10A 的淬透 性低， 为获得马氏体组织， 应选择强烈的淬火介质.所以选择水作为 T10A 的淬火介质。 （8）冷却介质 冷却介质：水 5
