热处理工艺课程设计(65Mn犁铧片)(2)

图3 碳钢回火温度和硬度的关系

回火时间根据时间计算公式τ=a×K×D计算得到。

根据时间计算公式τ=a×K×D 【其中K-装炉修正系数，D-工件有效厚度（mm），a-由钢种决定的加热系数（min/mm）】，以及经验公式等，查找资料，各工艺参数制表确定如下： 表2 工艺参数表 工艺 淬火 回火

温度 830 190 加热时间/min 50 —— 保温时间/min —— 120～150 6

1） 装炉修正系数K的确定：

表3 工件在炉内不同排布方式的加热时间修正值

查资料装炉修正系数K取4。

2） 由钢种决定的加热系数a（min/mm）的确定 表4 常用钢的加热系数

钢材 加热系数 空气电阻炉加热系数/（min/mm） 碳钢 合金钢 0.9~1.1 1.3~1.6 盐浴炉加热系数/（s/mm） 25~30 50~60 15～20（一次预热） 高速钢 —— 8～15（二次预热） 采用井式电阻炉，炉腔是封闭的，所以加热系数a取0.9。 表5不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数

工件形状 球 立方体 特征尺寸s 球径 边长 形状系数k 0.7 0.7 7

圆柱 菱形 环 直径 边长 环宽度 换厚度 1.0 1.0 1.5 1.5 1.5 开口通管2.0；长管4.0；闭口管4.0 板 管材 厚度 壁厚

工件有效厚度的确定：

上表为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数表，有此可计算出工件的有效厚度为： D=厚度×形状系数=9×1.5=13.5mm。

3.2.3所选热处理工艺的目的

（1）犁铧片加工工艺流程 犁铧片要求铧尖锋利、整体具有足够的强度和韧性，而且具有高的硬度和高的耐磨性，保证其有长的使用寿命。因此，

通常采用以下流程进行加工：毛坯→淬火→低温回火 （2）淬火是把钢加热到Ac3或Ac1以上温度，保温一定时间，然后以适当方式冷却，以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火的目的：提高工件的力学性能，如硬度，强度，耐磨性，弹性极限等；改善某些特殊钢的物理化学性能或化学性能，如耐蚀性、磁性、导电性等。现以65Mn钢为原材制作的犁铧片进行淬火，是为了获得板条马氏体，获得板条马氏体后犁铧片的硬度、强度和耐磨性得到很大的提高。

（3）回火是把淬火后的工件加热到A1一下适当温度，保温一定时间，以一定方式冷却的热处理工艺。回火的目的是：①使工件得到所要求的力学性能。工件淬火后，硬度高，脆性打，为了达到技术要求的力学性能，可以通过回火来调整到希望得到的硬度、强度、塑形和韧性。②减少或消除内应力。工件淬火后存在很大的内应力，及时回火可以消除应力，减少畸变和防止开裂。③稳定尺寸。工件淬火后的组织一般为马氏体和部分残余奥氏体，这两种组织都不稳定，会自发地发生转变，引起工件尺寸和形状的变化。通过回火可以促使这些转变，使组织趋于稳定，以保证使用过程中不再发生变形。在前一步65Mn犁铧片的淬火后得到的马氏体经过这一步的低温回火得到回火马氏体，降低脆性，减少内应力，硬度不降低或降低

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2～3HRC,保持高硬度和耐磨性。

3.2.4组织特点和性能的分析

淬火组织：淬火是指把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。65Mn钢属于高碳钢，其Ac3是765℃，淬火加热温度为830℃，淬火加热过程中发生奥氏体相变，珠光体转变为奥氏体，从而可以获得细小而均

匀的奥氏体

图4 奥氏体等温转变曲线图

适当温度淬火后得到细小而均匀的马氏体组织。在淬火加热过程中，基体转变成奥氏体，细小的碳化物颗粒逐渐向基体中溶解。在溶解过程中受加热温度影响很大，同时还与碳化物的类型和碳化物的颗粒度有关，尺寸小的碳化物易溶解。当以大于临界冷却速度冷却到马氏体点Ms之下时，过冷

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奥氏体即发生马氏体转变。马氏体转变分为形核和长大两个阶段，长大速度很快，基本上是瞬时形成，组织的形核受加热温度和保温时间的影响 ，温度越高，速度越快，越容易形核，晶粒度越小，马氏体转变只与温度有关，与保温时间是没有关系的。830℃淬火后的金相组织大部分为片状马氏体，局部区域为板条马氏体。随淬火温度的升高，片状马氏体越来越少，板条马氏体越来越多。但随淬火温度的升高，奥氏体晶粒也明显长大，所形成的板条马氏体的尺寸也逐渐长大，同时残余奥氏体量也随淬火温度升高而增多，830℃淬火时，残余奥氏体呈块状，分布在板条马氏体之间，当温度达到1000℃时，已明显地形成条状残余奥氏体并沿着板条马氏体分布。

图5 至水冷端的距离和硬度的关系

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