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合金工具钢的热处理工艺分析_机械论文

论文导读:：合金工具钢的种类和性能要求。经适当热处

理后可获得较高的硬度和良好的耐磨性。随着我国装备制

造业的快速发展，工程材料的合理应用越发显得重要。选用恰

当的材料来制造，从而保证制成的产品具有最佳形貌和性能；

如果选材不当，将会使所设计制造出产品，不能发挥出最佳性

能，并可能导致其使用寿命大大降低；或因选材不当，导致成

本太高，失去其应有的市场竞争力。所以，从事机械设计与制

造的各类工程技术人员，需对材料要有技术性、经济性和质量

性的价值观念。

1合金工具钢的种类和性能要求

在碳素工具钢基础上加人一定种类和数量的合金元素，用

来制造各种刃具、模具、量具等用钢就称为合金工具钢。与碳

素工具钢相比，合金工具钢的硬度和耐磨性更高，而且还具有

更好的淬透性、红硬性和回火稳定性。

1.1工具钢的种类

在工程上工具钢的分类有两种形式，一种是按成分可分

为：碳素工具钢和合金工具钢；一种是按用途可分为：刃具

钢、模具钢和量具钢。此外，还可按所用淬火冷却介质分为：

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水淬钢、油淬钢和空硬钢三类。工具钢分类方法很多，其中按

用途分类是常用的。

1.2工作条件和性能要求

1.2.1低合金刃具钢

对于某些低速而且走刀量较小的机用工具机械论文，以及

要求不太高的刃具，如丝锥、板牙等刃具可用碳素工具钢

T7、T8、T10、T12来制作。碳素工具钢价格低廉，加工性能

好，经适当热处理后可获得较高的硬度和良好的耐磨性。但是

其淬透性差，回火稳定性和红硬性不高，不能用作对性能有较

高要求的刀具。为了克服碳素工具钢的不足之处，在其基础上

加(3％～5％)Me的合金元素就形成了低合金刃具钢。

1.2.2高速工具钢

高速钢是一种高合金工具钢，含钨、钼、铬、钒等合金元

素，总量超过10％Me。高速钢优于其他工具钢的主要之处是

其具有良好的红硬性，在切削零件刃部温度高达600℃时，硬

度仍不会明显降低。高速钢的碳平均质量分数较高，一般为

(0.70％～1．50％)C核心期刊。高碳一方面是保证与钨、钼

等诸多合金元素形成大量的合金碳化物，阻碍奥氏体晶粒长

大，提高回火稳定性。另一方面是在加热时使奥氏体含一定量

的碳、淬火得到的马氏体有较高的硬度和耐磨性，常用于车

刀、铣刀、高速钻头等。

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1.2.3冷作模具钢

处于工作状态的冷作模具承受着强烈的冲击载荷和摩擦、

很大的压力和弯曲力的作用，主要的失效破坏形式包括磨损、

变形和开裂等，因此冷作模具钢要求具有较高的硬度和耐磨

性，良好的韧性和疲劳强度。截面尺寸较大的模具还要求具有

较高的淬透性，高精度模具则要求热处理变形小。冷作模具钢

是用于在室温下对金属进行变形加工的模具，包括冷冲模、冷

镦模、冷挤压模、拉丝模、落料模等。

1.2.4热作模具钢

热作模具钢在工作时经常接触炽热的金属，型腔表面温度

高达400～600℃。金属在巨大的压应力、张应力、弯曲应力

和冲击载荷作用下，与型腔作相对运动时，会产生强烈的磨

损。工作过程中还要反复受到冷却介质冷却和热态金属加热的

交替作用，模具工作面出现热疲劳龟裂纹。因此，为使热作模

具正常工作，要求模具用钢在较高的工作温度下具有良好的强

韧性，较高的硬度、耐磨性、导热性、抗热疲劳能力，较高的

淬透性和尺寸稳定性。热作模具钢是用于制造在受热状态下对

金属进行变形加工的模具，包括热锻模、热挤压模、热镦模、

压铸模、高速锻模等。

1.2.5量具钢

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用于制造卡尺、千分尺、样板、塞规、块规、螺旋测微仪

等各种测量工具的钢被称为量具钢。量具在使用过程中始终与

被测零件紧密接触并作相对移动，主要承受磨损破坏。因此要

求其具有较高的硬度和耐磨性，以保证测量精度，还要有耐轻

微冲击、碰撞的能力，热处理变形要小机械论文，在存放和作

用过程中要有极高的尺寸稳定性。

2热处理工艺设计分析

2.1低合金刃具钢热处理工艺

低合金刃具钢的预先热处理是球化退火