碳素工具鋼,按其雜質(zhì)含量的不同,可分為優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼(T7~T13)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼(T7A~T13A)。
碳素工具鋼隨含碳量的增加,硬度和耐磨性逐漸提高,但韌性逐漸降低。
共析碳素工具鋼(T8),加熱時(shí)易過(guò)熱,淬火時(shí)易變形和開(kāi)裂。
碳素工具鋼材料來(lái)源廣,成本低,加工性能好,因而得到廣泛的使用。但是,這類(lèi)鋼的熱硬性(紅硬性)低,當(dāng)工作溫度超過(guò)250℃時(shí),鋼的硬度和耐磨性就急劇下降。并且它的淬透性差,當(dāng)工具的直徑或厚度大于15mm時(shí),即使在水中也不能淬透。所以,它主要用于制造手用工具,以及低速和小走刀量的機(jī)用工具。
碳素工具鋼的熱處理包括球化退火、淬火及低溫回火。
(1)退火 碳素工具鋼鍛造后經(jīng)空氣冷卻。因硬度高,不易進(jìn)行切削加工;并且組織呈片狀珠光體,在淬火加熱時(shí)易局部過(guò)熱,冷卻過(guò)程中易變形開(kāi)裂,不符合淬火要求,故應(yīng)進(jìn)行球化退火,以改善組織,降低硬度,改善切削加工性能,消除鍛造應(yīng)力,并為淬火作好組織準(zhǔn)備。退火后的組織為粒狀珠光體。
(2)淬火 淬火、回火是刀具的最后熱處理,熱處理質(zhì)量好壞直接影響刀具的壽命。
①淬火加熱溫度與加熱時(shí)間。淬火是決定刀具質(zhì)量最關(guān)鍵的工序。刀具的淬火,不僅保證獲得高的硬度,還應(yīng)獲得高的強(qiáng)度、韌性和最小的變形。因此,淬火加熱溫度應(yīng)根據(jù)鋼的臨界點(diǎn)來(lái)確定,同時(shí)應(yīng)考慮性能要求,工件形狀、大小及加熱,冷卻介質(zhì)等影響因素。
對(duì)于亞共析鋼(或共析鋼),應(yīng)采用完全淬火,使其原始組織中的鐵素體完全溶入奧氏體,防止淬火后出現(xiàn)軟點(diǎn);對(duì)于過(guò)共析鋼,應(yīng)采用不完全淬火,即加熱溫度在Ac1以上30~50℃。以保證淬火后能獲得在馬氏體基體上均勻分布著小顆粒狀的過(guò)剩碳化物。
各種碳素工具鋼,在確定淬火加熱溫度時(shí),應(yīng)考慮形狀復(fù)雜、要求變形小的、尺寸小的,加熱溫度取下限;
而尺寸大、形狀簡(jiǎn)單、變形要求不高的,加熱溫度取上限。
碳素工具鋼的淬火加熱時(shí)間,可按加熱時(shí)間系數(shù)計(jì)算,鹽爐25~30s/mm;電爐80~120s/mm。
碳素工具鋼的淬火加熱溫度
(3)回火 刀具淬火后應(yīng)立即回火,以防止過(guò)大的淬火應(yīng)力造成開(kāi)裂。
為了保持高的硬度,并改善淬火鋼的塑性和韌性,碳素工具鋼一般采用低溫回火(150~180℃)。回火溫度的選擇應(yīng)根據(jù)刀具的硬度要求確定。
①當(dāng)要求高硬度(>62HRC)時(shí)應(yīng)在150~160℃回火;
為了提高力學(xué)性能(塑性和韌性),可在180℃回火。
②硬度略低(60~61HRC)的,對(duì)螺紋工具(如板牙)也可用180~210℃回火。
碳素工具鋼的回火穩(wěn)定性低,過(guò)高的回火溫度(250℃以上),將會(huì)引起硬度的明顯下降,故生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制回火溫度。
由于回火溫度低,所以,回火時(shí)間必須充分,一般為2~4h。若回火不足,刀具的脆性較大,使用中易崩刃,或在隨后磨削時(shí)易產(chǎn)生裂紋。
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