Mn锯片不同淬火工艺性能的对比.doc

65Mn锯片不一样淬火工艺性能对比
【摘 要】65Mn钢含有较高硬度, 淬透性好, 脱碳倾向少, 切削性好等优点, 但它有过热敏感性, 易产生淬火裂纹, 并有回火脆性, 65Mn钢板、 钢带用途广泛, 关键用于制造多种板簧、 弹簧片、 刀具、 制造圆锯片等。
【关键词】65Mn 盐浴淬火 电热箱式淬火
1.引言
65Mn钢圆锯片基体淬火变形, 是影响产品质量和成品率关键。研究发觉, 原材料带状组织和淬火工艺不合理是造成锯片基体淬火变形两个关键原因。大致依据基体使用要求和实际情况, 对基体技术参数要求要求了宏观技术标准: 基体硬度要在HRC37～45之间, 基体平面度要在±15mm之间。从微观金相组织而言, 基体使用组织应是回火屈氏体, 经过增加正火, 控制淬火参数, 改变淬火方法, 达成了减小热处理变形目。
国产金刚石锯片基体（以下简称基体）多数采取65Mn钢板制造, 其技术关键在于热处理质量, 而热处理关键在于淬火时既要确保基体淬硬, 又不能产生大变形。现在, 基体热处理淬火常见有两种方法: 一个是盐浴炉垂直加热, 另一个是电热箱式炉平放加热。盐浴炉加热温度较为均匀, 平行度、 平直度、 硬度很好, 氧化铁能够完全脱落。箱式炉加热淬火方法普遍采取出炉后立刻垂直入油冷却, 然后在Ms点上下浮动（30-50℃）左右, 淬火压床加压冷却到室温。淬油时加速冷却方法也有两种: 一个是移动基体; 一个是在油池内加喷油管。这种方法能够确保两面同时冷却, 但却因为油循环能力有限或相对移动速度较小而使得基体冷却效果不佳。依据以上两种淬火方法进行不一样厂家工艺对比, 以期望将其变形得到有效控制, 回火后硬度HRC 40～45。
2.65Mn成份与性能
我企业生产65Mn钢板参考（GB/T699）其关键化学成份见表1、 性能参考表2。
表1 65Mn钢锯基化学成份(质量分数)w（％）
牌号
化学成份（熔炼成份）, %
C
Si
Mn
P
S
65Mn
0.64～0.68
0.20～0.28
0.90～1.10
≤0.020
≤0.015
表2 65Mn钢锯基原材料硬度及力学性能
硬度HRC
σS／MPa
σb／MPa
δ5（％）
21～24
530～630
735～850
17～30
经测定, 65Mn钢相变临界点为: Ac1＝726℃, Ac3＝765℃, Ms＝270℃
3.锯片生产工艺步骤
工艺步骤: 切割下料→钻中心孔→粗平→钻工艺孔→粗车→铣水口槽→热处理→粗平→粗磨→复平→精磨→精平→滚压→倒角→入库
4.淬火工艺
盐浴淬火设计参数及工艺见4.1, 电热管箱式炉设计参数及工艺见4.2。
4.1盐浴淬火设备及工艺
试验设备仪器: 外热式坩埚盐浴炉, 清洗水槽(可加热至100℃)2个, 油槽(可利用车间原有回火用油炉), 通气泵(或氧气瓶)、 及不锈钢通气管, 20#、 32#机油。
盐浴淬火工艺: 除油→预热(形状复杂少数工件可在350±50℃预热, 部分工件无须预热)→硫氮碳或氮碳共渗(570±10℃, 10-180分钟)空冷或水冷→第一沸水槽煮去(或Y-1盐等温去氰)残盐自来水冲洗→第二沸水槽漂洗、 烫干→热油浸渍(160±40℃, ≥15分钟)。首先在箱式炉中进行250℃, 5min预热, 随即取出试样放入840℃盐浴炉中加热2-3min, 出盐浴炉, 快速放入张开淬火夹具中, 夹紧, 垂直淬入油中, 3-5min后取出, 叠放入回火夹具中, 夹紧, 进行450℃, 4h加压回火。

图1 夹板图
采取盐浴炉加热并使用淬火夹具, 金钢石锯片基体淬火工艺采取自由加热、 加压淬油冷却方法。为降低基体加热变形和内应力, 基体应优异行低温预热, 为降低基体氧化和脱碳倾向, 宜采取盐浴炉加热。为有效地实现加压淬火油冷却, 关键在于设计出简易合理淬火夹具。夹具设计时关键考虑以下多个方面: 夹具应有足够厚度和一定平面度及加工精度。夹具平面度和精度是限制基体淬火变形关键, 确保假如夹具厚度不够, 在使用中易受加热后基体热量传导作用而发生变形, 破坏夹具原来平面度而失去对基体淬火变形限制作用。夹具必需有足够热量传输能力。

图2 盐浴热处理曲线
4.2 盐浴淬火锯片金相

65Mn锯片表面显微组织形貌200X 65Mn锯片表面显微组织形貌500X

65Mn锯片高倍组织形貌5000X 65Mn锯片高倍组织形貌10000X
图3 金相
利用扫描电子显微镜对以上4个试样高倍显微组织进行了观察, 金相图片为带有马氏体位向回火屈氏体组织, 硬度45HRC, 属正常淬火+中温回火组织。
4.3 电热箱式淬火设备及工艺
热处理设备: 箱式加热炉（130kW）、 井式回火炉（120kW）、 齿轮泵、 50t淬火压床和200t淬火压床。 淬火用油: 32#机油, 快速淬火油。
电热箱式淬火工艺: 采取箱式加热炉880℃正火15min, 在850℃淬火10 min, 冷却方法直入压床直接淬火, 回火温度在400℃6h, 因为锯片种类不一样厚度不一样回火温度也有所改变, 波动范围380-540℃。
在试验中我们优先采取850℃淬火, 并经过计算和试验发觉, 保温10～15min已足以达成奥氏体均匀化目, 于是确定试验中采取850℃×10～15min淬火。淬火前增加正火工序再实施压淬, 在淬油12s后停油, 并恒压8min（锯基温度约在90℃左右）, 升起油压机, 发觉锯基基础无变形。后又接着压下一直冷却到室温, 再次升起油压机, 锯基仍然无变形也无压裂现象。后连续按此工艺进行, 效果相同。用里氏硬度计对淬火后全部锯基进行硬度试验, 每片均测试两面, 每面测试, 发觉硬度很均匀, 在50±2HRC范围内。
保温8min
930℃
700℃
时间/min
90℃ 油淬
温度/℃

图4 电热箱式热处理曲线
在850℃以下, 伴随奥氏体化温度升高, 洛氏硬度值逐步升高, 不过在790~850℃之间洛氏硬度值改变不是非常显著, HRC在60左右。这是因为伴随淬火加热温度升高, 碳在奥氏体中溶解更为充足, 奥氏体均匀化程度愈加好, 使得钢淬透性增加所致。在850℃以上, 伴随奥氏体化温度升高, 硬度值有所降低。这关键是因为65Mn过热敏感倾向较大, 随加热温度升高, 奥氏体晶粒粗化, 淬火得到粗大马氏体组织。
电热箱式锯片金相
(a)
(b)

(d)
(c)

图5 金相
利用扫描电子显微镜对以上4个试样高倍显微组织进行了观察。试样扫描电子显微组织, 图a Fe3C发生聚集长大, 铁素体发生多边形化, 由针片状转变为多边形, 这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C组织称为回火索氏体(回火温度为500-650℃); 图b保持马氏体形态铁素体基体上分布着细粒状组织, 称之为回火托氏体(回火温度为350-500℃), 图中布什硬度值均偏低, 平均值在38-42HRB。
5.分析
5.1 锯基应力状态分析: 淬火变形是因为锯基内应力引发, 经分析其内应力可能有以下多个方面: ①原材料轧制后未退火; ②原始材料带状组织淬火变形引发组织应力; ③淬火冷却方法不合理, 从而引发烧应力。
5.2 经上述金相及性能对比, 盐浴炉处理锯片组织、 性能都要好于电热箱式。
6.结论
　　本文分析比较了唐山国丰钢铁企业生产65Mn热轧卷板在不一样淬火工艺下金相、 性能对比, 采取盐浴处理, 在淬火前, 增加正火工序能够显著减小变形, 压淬方法, 可有效地控制淬火变形, 稳定产品质量, 提升工作效率, 减小劳动强度, 采取盐浴正火和压淬工艺能够降低两道粗平工序; 同时使回火后平面度小于0.4mm, 硬度均匀, 无开裂现象, 使成品率得到提升。
参考文件
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