钢球化退火工艺对组织和硬度的影响模板.doc
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1、 毕 业 论 文 题 目: T10A钢球化退火工艺对组织和硬度影响 学院: 专业: 班级: 学号 学生姓名: 导师姓名: 完成时间: 诚 信 声 明 本人申明:1、本人所呈交毕业设计(论文)是在老师指导下进行研究工作及取得研究结果;2、据查证,除了文中尤其加以标注和致谢地方外,毕业设计(论文)中不包含其它人已经公开发表过研究结果,也不包含为取得其它教育机构学位而使用过材料;3、我承诺,本人提交毕业设计(论文)中全部内容均真实、可信。作者署名: 日期: 年 月 日毕业设计(论文)任务书 题目: T10A钢球化退火工艺对组织和硬度影响 姓名 学院 专业 材料成型 班级 学号 2 指导老师 职称 教
2、研室主任 一、基础任务及要求: 1分析、归纳T10A钢成份特点、组织转变规律、热处理工艺及关键工艺参数、性能特点及应用; 2确定T10A钢常见球化退火工艺及其关键参数,画出其球化退火工艺曲线,并分析其将取得金相显微组织及大致硬度; 3依据所确定球化退火工艺及其关键参数,进行T10A钢球化退火工艺操作和试验研究,测定球化退火后硬度,分析其硬度改变原因; 4对球化退火后T10A样品进行金相显微组织分析,确定其金相显微组织基础组成,并分析其球化退火工艺及其关键参数对显微组织和硬度影响规律。 二、进度安排及完成时间: 1. 2月27日3月18日,查阅资料、撰写文件综述和开题汇报; 2. 3月19日4月
3、01日,课题调研、资料搜集、方案设计; 3. 4月02日4月29日,试验研究及结果分析; 4. 4月30日5月20日,撰写毕业论文; 5. 5月21日6月03日,将毕业论文送指导老师审阅、评阅老师评阅; 6. 6月04日6月17日,毕业论文答辩和资料整理。 目 录摘要 Abstract 第1章 绪论 11.1引言 11.2论文研究背景及目标 21.3本课题研究内容及试验手段 3第2章 试验过程及分析 4 2.1 球化退火工艺方案 4 2.2试验设备 42.3 试验过程 7 2.3.1 试样准备 72.3.2 试样热处理工艺过程 7 2.3.3 试样硬度值测试 12 2.3.4 试样磨制 122
4、.3.5 试样抛光 132.3.6 试样浸蚀 142.3.7显微组织观察 14第3章 试验结果及分析 153.1力学性能试验153.2金相显微组织分析 153.3 球化退火综合分析及其实际应用 18结论 21参考文件 22致谢 23T10A钢球化退火工艺对组织和硬度影响摘 要:经过试验分析T10A钢成份、组织、性能和应用,并对T10A钢进行一般球化退火和等温球化退火处理,接着对热处理后试样进行硬度测试和显微组织观察分析,研究一般球化退火和等温球化退火工艺对T10A钢在组织、性能及应用方面影响,结果表明,T10A钢球化退火后得到了在铁素体基体上均匀分布球状或颗粒状碳化物组织。T10A等温球化退火
5、后硬度略低于一般球化退火处理后硬度,硬度随球化退火温度升高而升高。T10A等温球化退火后组织较于一般球化退火处理后组织愈加均匀,所以等温球化退火切削性能比一般球化退火钢更佳,等温球化退火综协力学性能优于一般球化退火。关键词:T10A钢;球化退火;显微组织Influence to Structure and Hardness of T10A Spheroidizing Annealing ProcessAbstract: Firstly, testing and analysing the composition, microstructure, properties and applicati
6、on of the T10A.Then do ordinary spheroidizing annealing and isothermal spheroidizing annealing to it.Thirdly, do the hardness test and microstructure observation and analysis to the heat treated samples.Through all of those methods,explore the influence of ordinary spheroidizing annealing and isothe
7、rmal spheroidizing annealing to the structure, properties and applications of T10A. The results is that, after T10A steel ball annealing,there is globular or granular carbide organization which is uniformly distributed in the ferrite matrix.After isothermal spheroidizing annealing, the hardness of T
8、10A is slightly lower than that after ordinary ball annealing .And it became harder with the rising of spheroidizing annealing temperature .After isothermal spheroidizing annealing ,the structure of T10A become more uniform than that after ordinary organization.So the cutting performance of T10A aft
9、er isothermal spheroidizing annealing is better than after ordinary spheroidizing annealing,and the comprehensive mechanical properties are also better.Key Words:T10A steel;Ball annealing;microstructure第1章 绪论1.1 引言钢铁材料在国民经济中占有十分关键地位, 它们应用很广泛。在实际使用或生产加工过程中,大家对钢铁材料提出了多种不一样性能要求, 单凭原始材料性能已经满足不了工程技术上要求。比
10、如: 为了便于切削加工就要求材料硬度合适降低, 以节省机械加工时刀具消耗和提升劳动生产率;为使零件耐磨损, 延长使用寿命, 就要求其含有较高硬度;为使零件能在有腐蚀性气体环境中长久工作, 就要求其含有一定耐腐蚀性等。为满足这些性能要求, 除了合理地选择材料外, 还要进行热处理, 如此才能充足发挥钢铁材料性能特点。由此可知, 热处理在机械制造业中占有十分关键地位。热处理是机械工业一项关键基础技术,通常如轴、轴承、齿轮、连杆等关键机械零件和工模具全部是要经过热处理,而且,只要选材适宜,热处理适当,就能使机械零件和工模具使用寿命成倍、甚至十几倍提升。热处理对于充足发挥金属材料性能潜力、提升产品质量、
11、节省材料、降低能耗、延长产品使用寿命、提升经济效益全部含有十分关键意义。据统计,在机床制造中有60%70%零部件要经过热处理;在汽车、拖拉机制造中有70%90%零部件要经过热处理;多种工具和滚动轴承等则100%要进行热处理1。 伴随近几年机械切削加工和冷镦模高速发展,刀具材料及模具材料发展也很快速,出现了很多新型材料。其中碳素工具钢,尤其是T10A所独有价格廉价易切削、耐磨等特点使其在刀具及冷镦模中仍然占有很大百分比。但碳素工具钢部分缺点也使得它在发展快速机械行业有一定不足。 经过低淬透性冷作模具钢,高级高碳工具钢,优点是可加工性能好,价格廉价,起源轻易,不过淬透性较差,淬火变形大,因为钢中含
12、有合金元素少,回火抗力低,所以承载能力低。虽有高硬度和耐磨度,不过小截面工件韧性不足,大截面段坯有残余网状碳化物倾向。 完全球化最低加热温度740,最好等温温度690720,出现片状碳化物加热温度780,受热软化温度250,淬硬深度为水淬1518mm,油淬57mm。 该钢在退火状态下进行粗加工,然后淬火低温回火至高硬度,再精加工。取得高耐磨性和镜面抛光性。进行低碳马氏体低温淬火,使含有较高耐磨星河强韧性,预防和降低变形和开裂现象2。1.2 论文研究背景及目标热处理工艺通常分为最终热处理和预先热处理。预先热处理是为了消除或改善前道工序引发一些缺点,为最终热处理最好准备,退火和正火是工件预先热处理
13、关键手段。钢退火和正火均为一般热处理基础工艺,关键用于铸、锻、焊毛坯预先热处理,和改善机械零件毛坯切削加工性能。球化退火是不完全退火一个特例。球化退火是不完全退火一个特例,目标是将共析及过共析钢中片状碳化物转变为状碳化物,使之均匀分布于铁素体基体上。碳化物由片状变为球状后有以下优点:硬度降低,使钢可加工性得到改善;加热时球化碳化物溶入奥氏体较慢,奥氏体晶粒不轻易长大,故有较宽淬火温度范围;淬火后得到隐晶马氏体,残留奥氏体量较少,并保留一定量细小均匀分布球化碳化物,淬火开裂倾向性较小;塑性、韧性很好,冷成形加工得到改善。球化退火关键用于碳含量高于0.6%高碳工具钢及轴承钢等,目标是改善可加工性,
14、并为最终热处理做好组织准备。有时为改善低中碳钢冷成形性,也可采取球化退火6。实践表明,加热时奥氏体成份越不均匀,退火后越轻易得到球化组织。将过共析伪片状珠光体加热到略高于Ac1温度短时间保湿后,得到奥氏体加未溶渗碳体。此时,渗碳体已不是完整片状,而是厚薄不平,凹凸不平,有些地方已经溶解断开。延长保湿时间,这些未溶渗碳体将渐趋向于球化。T10A钢是一个应用广泛工具、量具、冷作模具钢,它含有高硬度、高强度、高耐磨性和淬火变形小等优点9。然而,因为其硬度值较高,难以进行切削加工,故在生产中用T10A钢制作冷镦凸模时极易出现崩刃、折断及淬火开裂等现象。所以在实际工业生产中,常常采取等温球化退火方法来细
15、化晶粒、降低硬度、改善切削加工性能,为淬火做好组织上准备。但常规等温球化退火工艺方法,因为加热温度高、保温时间长、工艺复杂,使T10A钢中碳化物仍呈粗细不一样、大小不一、分布不均现象。而它们是引发变形开裂关键原因,直接影响着产品质量和使用性能,故深入改善T10A钢切削加工性能,预防开裂倾向已成为工业生产中亟待处理问题。1.3 本课题研究内容及试验手段本课题经过了解T10A钢成份、组织、性能、应用等方面基础知识,以相关金属学和热处理及金属材料学理论作为指导,确定了T10A钢完全退火和正火工艺,并经过实际热处理工艺进行试验操作,分析一般球化退火和等温球化退火对T10A钢组织和性能影响。并经过分析其
16、金相显微组织及组成,测定硬度值来对T10A钢一般球化退火和等温球化退火工艺,从使用性、工艺性、经济性三个方面进行综合 分析,并说明其在实际生产中关键应用方向。其中所包含试验操作或操作程序有: 准备T10A钢试验样品。 确定3组试样进行三个不一样加热温度等温球化退火处理。其中加热温度分别为740;760;780保温40min.在690下等温30min。试样随炉冷却到520后出炉空冷,然后分别制备经不一样温度完全退火后金相试样,并进行显微组织观察,拍照显微组织图。 采取洛氏硬度计测定完全退火后试样硬度值。 确定3组试样进行一般球化退火处理,其中加热温度分别为740、760、780,保温40min.
17、试样随炉冷却到520后出炉空冷,然后分别制备经不一样温度正火后金相试样,并进行显微组织观察,拍照显微组织图。 采取洛氏硬度计测定正火后试样硬度值。 依据试验数据,对比T10A钢等温球化退火和一般球化退火处理后组织和性能,从而总结其在实际生产中应用。 第2章 试验过程及分析2.1 球化退火工艺方案本文研究是T10A钢,T10A钢球化退火处理后,所得到在铁素体基体上均匀分布球状或颗粒状碳化物组织。本试验设置了六组试验参数不一样参数对试样进行了等温球化退火处理。完全等温球化退火温度分别为740、760、780,保温时间40min。其中等温度为690,等温时间为30min,随炉冷却到温度为500时再出
18、炉空冷。同时,为使T10A钢等温球化退火工艺和一般球化退火工艺有效得进行对比,本试验设置了三组加热温度和等温球化退火分别一致试验参数进行正火处理。T10A钢球化退火和一般球化退火处理工艺方案以下表2.1和表2.2所表示。表2.1 T10A钢试样等温球化退火工艺方案项目加热温度/保温时间/min等温温度/等温时间/min冷却方法方案一7404069030随炉冷至520后出炉空冷方案二7604069030随炉冷至520后出炉空冷方案三7804069030随炉冷至520后出炉空冷表2.2 T10A钢试样一般球化退火工艺方案项目加热温度/保温时间/min冷却方法方案一74040随炉冷至520后出炉空冷
19、方案二76040随炉冷至520后出炉空冷方案三78040随炉冷至520后出炉空冷2.2试验设备(1)箱式电阻炉所用型号为SRJX-3-9,电阻炉是利用电流经过电阻丝产生热量来加热工件,同时用热电偶等电热仪表控制温度,操作简单、温度正确。这类炉子炉料通常在空气介质中加热,无机械化装置,供小批量工件淬火、正火、退火等常规热处理之用,图2.1所表示。图2.1 箱式电阻炉(2)HRS-150型数显洛氏硬度计用来测试完全退火试样和正火处理试样硬度值,图2.2所表示。图2.2 HRS-150型数显洛氏硬度计(3)金相粗磨砂纸所用型号为180#,用来去除20钢原材料表面氧化物,为下一步手工细磨做准备。(4)
20、金相细磨砂纸所用金相砂纸号数为01、02、03、04、05,用来对试样进行手工细磨,方便快速制备金相试样。(5)金相试样机械抛光机 所用型号为P-2,对金相试样进行抛光处理,消除磨面上磨痕及金属扰乱层,方便制出平整、光亮、无痕金相磨面,图2.3所表示。图2.3 金相试样抛光机(6)4XB型金相显微镜对试样进行显金相微组织观察和分析,以下图2.4所表示。图2.4 4XB型金相显微镜外形结构图(7) 金相分析仪选择GX60-DS型金相综合分析系统,配置有高倍、中倍、低倍三个高质量物镜和数码视频采集和处理硬件,并配套有专用微机和金相分析专业软件。观察金相显微组织,拍照保留特征相图,金相分析仪图2.5
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