1、4Cr13游標卡尺的熱處理工藝摘要：在當今社會對機械加工精度的日益苛刻的前提下，簡要分析討論制造游 標卡尺的材料選擇，熱處理工藝加工。本文就是針對通過 4Cr3不銹鋼游標卡尺 的熱處理工藝，了解4Cr13不銹鋼的在正火、淬火、回火的組織特性，選擇合 理的量具制造工藝要求。關鍵詞：游標卡尺4Cr13不銹鋼 熱處理一、游標卡尺的結構隨著現(xiàn)代社會科技開展要求，對于加工工件精度要求越來越嚴 格，所以近些年來，市場上對游標卡尺的精度、材料、處理工藝等條 件要求也越來越高。所以本次論文主要是通過對含碳量較高的4Cr13型不銹鋼的游標卡尺，對其進行熱處理工藝試驗，如圖1所示游標卡 尺示意圖。游標卡尺主要是由

2、主尺和附在主尺上能夠自由滑動的游標這兩 局部組成。在游標卡尺的游標和主尺上還有兩副活動量爪，分別是內(nèi)測量爪和外測量爪，通常是用來測量內(nèi)徑和外徑，同時在游標卡尺的 尾部還有伸出的深度尺，主要用來測量深度要求。于是根據(jù)游標卡尺 在使用性能和制造工藝要求下，選擇合理的熱處理工藝是本次論文的 重點要求。二、游標卡尺的選材要求及選材游標卡尺的要求較高，但其在使用的過程中也會因為各種原因 出現(xiàn)磨損、尺身與尺框之間產(chǎn)生間隙、尺身厚度不均勻和主尺彎曲等 失效現(xiàn)象。因此，為了防止失效的出現(xiàn)，我們要對游標卡尺的零件進 行合理選材與熱處理工藝的優(yōu)化，最大限度的減少由于游標卡尺的失 效而引起的測量誤差。1. 選材要求

3、 1零件在使用中應該具有的力學性能，這是選擇游標卡尺材 料的必要條件， 也是零件乃至機器完成其功能的根本保證。 那么對于 游標卡尺的使用性能主要是由力學性能和物理性能表征。2材料要具有制成制品之后，能夠在較長時間內(nèi)完成預定的 工作同時不會被破壞。3材料能夠適應各種加工工藝，同時獲得所要求的使用性能 或形狀。 4材料選擇是不一定是最貴的，但是一定是要最適合用來加 工該零件的，并且要使總本錢降到最低或市場效益最大。(5) 材料的選擇要適合該種工具的工作環(huán)境要求。2.選材 于是，通過查詢資料我們知道常用的幾種用于制造游標卡尺的鋼 材料，主要是碳素工具鋼、不銹鉻鋼、合金工具鋼等鋼材料。1碳素工具鋼制造

4、游標卡尺通常選 T8A、 T9 或 T10A 鋼，因為這些鋼不僅退 火硬度低而且價格很廉價， 同時加工性能較好。 碳素工具鋼也會隨著 碳含量升高，其耐磨性也會提高。同時隨著含碳量的升高，淬火后也 更加容易得到馬氏體。綜合以上，對于碳素工具鋼可以選用 T10A 鋼 可以作為游標卡尺的主尺、游標、量爪等零件的制造材料。2不銹鋼。如果選用不銹鋼作為制造游標卡尺的材料， 通?？梢赃x擇 2Cr13、 3Cr13和4Cr13及8Cr16鋼。但是4Cr13鋼比同樣條件下，其他的幾 種不銹鋼得到的馬氏體具有更好的抗銹蝕性、 耐磨性， 通過金相顯微 鏡觀察發(fā)現(xiàn)其碳化物分布更均勻。 于是同樣可以選用 4Cr13

5、鋼作為游 標卡尺的主尺和游標的制造材料。3合金工具鋼利用合金工具鋼制造游標卡尺通?？梢詮腉Cr15、9CrWMn 和CrWMn 鋼中選擇，這些材料都具有較好的淬透性、耐磨性和尺寸穩(wěn) 定性，并且也都符合制造游標卡尺的硬指標要求。 但是合金工具鋼的 硬度較高，韌性缺乏，而且在價格上也要高于其他兩種型號的鋼材。所以在合金工具鋼中， GCr15 鋼是本組型號鋼的較好選擇。4小結 游標卡尺在制造工藝和使用性能上有一定的要求 : 要具有較寬的高硬度淬火加熱區(qū)間，保證工件具有較高 的使用壽命。 熱處理變形小，盡量減少由于熱處理造成的變形。加工后組織性能穩(wěn)定，以保證游標卡尺在使用過程中的 穩(wěn)定性要求。4 切削

6、加工性能較好，易于到達尺寸配合精度。綜合游標 卡尺的性能要求以及各種型號鋼材的評比結果要求，4Cr13 鋼和GCr15鋼是較好的選擇，但是從價格及加工本錢上來講，4Cr13鋼是更好的選擇。所以最終選定4Cr13鋼作為游標卡尺的主尺和游標、量 爪及框架的制造材料。三、熱處理工藝選擇1. 預備熱處理的選擇對于 4Cr13 鋼制的游標卡尺的尺身而言，預備熱處理可采用退 火、正火、等溫球化退火、高溫回火等熱處理工藝。然而，如果采用 等溫球化退火工藝作為游標卡尺的尺身預備熱處理工藝， 可得到球化 體組織，能夠得到鋼的最正確塑性和最低硬度， 能夠很大程度上改善 切削加工性能， 同時為最終熱處理做最好的組織

7、準備； 如果原毛坯中 有網(wǎng)狀碳化物， 還要先進行正火以消除網(wǎng)狀碳化物， 然后再進行球化 退火。所以通過采用等溫球化退火工藝作為游標卡尺的主尺預備熱處 理工藝較為適宜。2. 最終熱處理確實定最終熱處理可以采用淬火 +低溫回火。淬火可以提高工件的硬度 和耐磨性，然而，淬火完成之后還必須要有回火與之配合。那么低溫 回火時，馬氏體發(fā)生分解，從而析出碳化物而變成為回火馬氏體，消 除了局部的淬火應力； 還能夠愈合在淬火時產(chǎn)生的微裂紋； 也可以在 較小程度下降低加工件的硬度， 明顯地提高鋼的韌性。 這就滿足了游 標卡尺對高硬度、高耐磨性以及適當?shù)捻g性的要求。3. 研究意義游標卡尺在生產(chǎn)和科研中發(fā)揮著重要作用

8、，有一定的市場需求。 為了滿足現(xiàn)代社會開展的需要， 我們要選擇合理的制造材料， 同時也 要選擇最適宜的熱處理工藝，最大限度的提高游標卡尺的使用性能。 故此，研究和優(yōu)化游標卡尺的選材與熱處理工藝的意義， 就是能夠大 幅降低生產(chǎn)本錢獲得更好的使用性能，為加工生產(chǎn)提供最可靠的保 障。四、熱處理工藝制定1.4Cr13 鋼的成分和性能在設計工藝前，有必要先對 4Cr13 鋼的成分和性能進行討論， 然后再根據(jù)其成分和性能設計工藝。 高碳鉻工具鋼 4Cr13 是世界上生 產(chǎn)量最主要的工具鋼，占世界工具鋼生產(chǎn)總量的65%以上。4Cr13鋼是一種合金含量較少，具有良好性能，應用最廣泛的高碳鉻工具鋼。 以至于現(xiàn)在

9、我們所用的車刀、銑刀、鉸刀等很多刀具，量具都使用 4Cr13鋼。4Cr13鋼經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。14Cr13的化學成分及其特點碳 C : 0.360.45鉻 Cr: 12.0014.00硅 Si:< 0.60錳 Mn : w 0.80鎳Ni :允許含有w 0.60從 4Cr13 不銹鋼的化學成分中我們不難看出以下特點：®4Cr13鋼含碳量很高，屬于過共析鋼。大量的碳將會有一局部 存在于馬氏體基體中， 以強化馬氏體； 另一局部碳形成足夠數(shù)量的碳 化物以獲得較高的耐磨性和硬度； 但是碳含量過高也會增加碳化物分 布的不均勻性，容

10、易生成網(wǎng)狀碳化物而降低該鋼的性能。富Cr元素的含量較高，其作用主要是提高鋼的淬透性和鋼的耐 腐蝕性能。 鋼中局部鉻形成的合金滲碳體在淬火加熱時溶解較慢， 可 減少過熱傾向， 經(jīng)過熱處理后可以細化晶粒； 使碳化物能以細小質(zhì)點 均勻分布于鋼基體組織中， 既可提高鋼的回火穩(wěn)定性， 又可提高鋼的 硬度，進而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強度。 參加硅、錳、鎳等元素能夠進一步提高該鋼的淬透性。24Cr13鋼的力學性能硬度：退火w 201HB,壓痕直徑3.94.3mm,淬火?50HV3熱處理工藝要求：熱處理標準：退火750800 C緩冷或約750 C快冷；淬火10501100C油冷；回火200300C快冷。 金

11、相組織：組織特征為馬氏體型。該鋼抗氧化性好，可在600650C長期使用。如表1所示4Cr13 不銹鋼的熱處理工藝表1 4Cr13鋼的熱處理工程退火淬火回火加熱溫度/C8009009501050400600冷卻爐冷油冷空冷五、加工工藝流程制定零件加工工藝流程 廠 設備準備*" 預備熱處理心機械加工屮|料廳冬熱處理入 庫1 < 渭洗、刻線* 1檢測Ab理4 p 棱直、曆帥1設備的選擇選用適當?shù)臒崽幚碓O備依據(jù)是熱處理工藝的類型，產(chǎn)品零件的特性，即零件形狀、尺寸、質(zhì)量和材料，產(chǎn)品技術要求和精度，產(chǎn)品生 產(chǎn)量和勞動量，所用能源、氣氛及淬火介質(zhì)的物質(zhì)條件。1丨熱處理爐型選擇在工業(yè)生產(chǎn)上，為

12、了降低生產(chǎn)本錢，通常采用鹽浴爐進行加熱， 工件在浴爐中加熱與液體介質(zhì)相接觸， 靠對流換熱。但是依靠鹽浴爐 加熱時對加工件外表清理工作量較大， 于是為了快速加熱，同時使變 形較小，可以采用電阻爐進行加熱。與鹽浴爐相比，電阻爐具有裝料多，適合于各種型號零件的加熱， 同時不需要消耗鹽、堿等介質(zhì)，減少了污染環(huán)境，還不需要對零件外 表進行清理；零件能夠隨著電阻爐的冷卻而冷卻， 正好能夠滿足預備 熱處理必須要隨爐冷卻這一階段。于是本論文中采用井式電阻爐進行加熱。 由4Cr13鋼的熱處理溫 度我們能夠知道，預備熱處理和最終熱處理的加熱溫度均低于 950C, 所以可以采用RJ-65-9型號的中溫井式電阻爐，如

13、圖2所示的中溫井 式電阻爐。圖2 的中溫井式電阻爐中溫井式電阻爐RJ-65-9技術規(guī)格：額定功率：65KW;額定電壓：380V;額定溫度：950C;爐膛尺寸mm600X 1600;外形尺寸mm1800X 1760X 3180;最大一次裝載量：700Kg;加熱區(qū)：2;相數(shù)：3;重量：4000Kg。2其它設備及要求 磨床設備為了保證加工工件的外表質(zhì)量，對游標卡尺的主尺進行磨削加工 處理，本文中主要使用臥軸矩臺平面磨床， 如圖3所示臥軸矩臺平面磨床M7130圖3臥軸矩臺平面磨床 M7130 檢測設備如圖4所示工件加工完成之后要對工件的硬度要求進行測量，本論文主要 是利用維氏硬度計檢測4Cr13鋼的游

14、標卡尺的主尺局部， 維氏硬度計。增加游標卡 其硬度較大, 矯直設備游標卡尺主尺部位加工完成之后， 要進行矯直處理， 尺的精度要求和形狀要求，由于采用的鋼材料是不銹鋼， 于是使用YJ系列懸臂式型鋼矯直機，如圖5所示懸臂式型鋼矯直機YJ550,其主要參數(shù)： 平均輥距：500mm; 輥數(shù)：9+1;可矯型鋼最大尺寸和規(guī)格：20X150;矯直速度M/S: 1.5;主電機功率/KW: 75。圖5懸臂式型鋼矯直機 YJ550 清洗設備清洗設備有連續(xù)式，室式，槽式等清洗機和清洗槽，那么多數(shù)清 洗機是與加熱淬火設備配套使用的，應根據(jù)受熱處理件的批量和淬火 爐的操作方式進行選擇。零件在熱處理前需去除銹斑，油漬，污

15、垢等 清洗工作，以保證不阻礙加熱和冷卻。那么經(jīng)過熱處理之后也需要進 行清洗，以去除零件外表氧化皮，不影響下道工序加工。選用一般清洗機即可，那么我們直接是通過在工廠設備進行清 洗，適合大批量生產(chǎn)，所以選用有輸送帶式清洗機的清洗設備，如圖 6所示選用QXLT型清洗機。圖6 QXLT型清洗機2、預備熱處理假設供貨狀態(tài)為球化退火那么進行下一道工序，否那么進行預備熱 處理。對于4Cr13鋼制的游標卡尺尺身而言，預備熱處理可采用工藝 如表2所示的4Cr13鋼預備熱處理。然而此時采用了等溫球化退火工 藝來作為游標卡尺尺身的預備熱處理工藝。 因為球化退火可得到球化 體組織，使鋼具有最正確塑性和最低硬度，為最終

16、熱處理做組織準備, 還可使切削加工性有很大的改善。如果原材料原始組織中有網(wǎng)狀碳化 物，那么先進行正火消除碳化物然后再進行球化退火。表2 4Cr13鋼預備熱處理鋼號工藝名稱工藝要點硬度HBS4Cr13退火790810C保溫 26h,以 1030°C/h , 冷至650C以下，出爐空冷170207等溫球化退 火780790C保溫24h,爐冷至700720C 保溫36h,再爐冷至600C以下，出爐空 冷179207正火900950 C保溫12h,分散空冷270390高溫回火600700 C保溫后空冷2292853、機械加工通過數(shù)控加工的方法對游標卡尺零件進行加工，數(shù)控加工過程 中，首先應根

17、據(jù)零件圖樣進行工藝分析、處理，確定機床的切削用 量、工步的安排、進給路線、加工余量及刀具的尺寸和型號等， 然后再能編制加工程序。編好相應的加工程序，確定適宜的切削 用量并通過計算。主軸轉(zhuǎn)速n。一般根據(jù)切削速度來選定。計算公式為：n 二 VcX 1000/nX De式中：De刀具直徑mmVc-切削速度m/min丨。在使用球頭刀時要做一些調(diào)整，球頭刀的計算直徑De小于銑刀直徑De。De= D2e De 2X Pa2X 0.5式中：De銑刀直徑mmPa-背吃刀量而n 二 V e X 1000/nX De進給速度Vf: Vf = nX zX fL式中：Vf 工作臺的進給量mm/min；n主軸轉(zhuǎn)速r/m

18、in；z刀具齒數(shù)；fL 進給量mm/齒,由刀具供給商提供4、最終熱處理淬火保溫時間淬火保溫時間是指工件裝爐后，從爐溫上升到淬火溫度時算起， 直到出爐為止所需要的時間。而淬火保溫時間可根據(jù)如下經(jīng)驗公式估 算。t K D其中，t加熱時間min，加熱系數(shù)min/mm 或 s/mm，D工件有效厚度mm，K 裝爐條件修正系數(shù)，通常取11.5。(2)穩(wěn)定化處理低溫回火前，在200225C較長時間約8h回火，以增 加卡尺尺身的尺寸穩(wěn)定性。這樣可使得剩余奧氏體充分溶解，同時釋 內(nèi)放應力，使工件尺寸穩(wěn)定性提高。2低溫回火低溫回火時，馬氏體發(fā)生分解析出/碳化物而成為回火馬氏體，淬火應力得到局部消除。淬火時產(chǎn)生的微

19、裂紋也大局部得到愈合， 因此低溫回火可以在很少降低硬度的同時使鋼的韌性明顯提高。這就滿足了卡尺對高硬度、高耐磨性以及適當?shù)捻g性的要求。 對于這一工 藝的可行性已通過實驗得到驗證。為了到達良好的尺寸穩(wěn)定性，回火前增加冷處理工藝或采用 200225C較長時間約8h回火，這里采用后者。綜合以上，得到“淬火+低溫回火的熱處理工藝亦即最終熱處 理工藝。5、校直、研磨1矯直機械加工完成之后，由于加工的需求，要對游標卡尺主尺局部進 行矯直處理，從而提高其平直度。在輥式矯直機中經(jīng)過交錯排列的矯 直輥的屢次反向彎曲，原始曲率的不均勻度逐漸減小，進而矯平。校直質(zhì)量要求 凡經(jīng)校直的工件，應100%檢查變形，復查硬度

20、。檢查零件的 夾角、小孔、鍵槽及螺紋等部位是否有損傷。必要時應用探傷方法檢 查工件有無裂紋，要特別注意加壓、錘擊部位的微細裂紋。 凡經(jīng)校直的工件，均應進行去應力回火，回火溫度不應引起硬 度下降，回火時問應超過2小時，除有回火脆性的工件應快冷外，一 般用空冷。2研磨將工件樣品固定在臥軸矩臺平面磨床工作臺上，進行研磨處理， 設定好研磨機參數(shù)之后，在研具表層涂抹一層研磨劑，有促進研磨、 潤滑和冷卻作用。6、檢測處理用裝有正四棱錐形金剛石壓頭的 HV1000型Vickers顯微硬度計， 其壓頭梭錐兩對面夾角為136°，調(diào)節(jié)使10M物鏡位于主體正前方位 置，轉(zhuǎn)動升降絲桿使試驗臺上升，直至試樣外

21、表清晰成像。在350N壓力作用下壓入試樣外表，保持載荷時間 30s后，卸除試驗壓力，可 得到金剛石壓頭壓入材料的痕跡，如圖 7所示硬度計的壓痕。圖7硬度計壓痕7、清洗、刻線1清洗為防止污染工作場地和環(huán)境以及實現(xiàn)廢物的回收利用，所有經(jīng)機 械加工、熱處理前的零件都必須進行清洗，以除去其外表油脂、污物、 切削液和金屬碎屑。用油淬火的零件在進入回火爐前也必須清洗， 除 去外表氧化皮，為此需要使用清洗液。后者是用單一或多種化學品配 置的水溶液。CD清洗機理清洗劑靠物理和化學反響起作用。 有些污染物是被清洗劑包圍發(fā) 生反響后被去除的， 堿性清洗劑和脂性污物發(fā)生皂化作用被去除， 溶 于水的污物被清洗劑溶解；

22、 一些乳化洗滌劑把油脂溶解形成乳白色乳 化劑使其去除， 潤濕劑或外表活性劑是清洗劑的關鍵成分， 可降低液 體外表張力，使清洗液易于滲入污物與工件外表的界面。撞擊和攪動屬物理作用。 碰撞靠清洗劑的噴射來實現(xiàn)， 通過一系 列噴嘴在高壓下把液體沖向工件， 攪拌僅適用于浸泡清洗， 浸泡清洗 劑的效果只取決于其洗凈能力， 把空氣或蒸汽吹入清洗劑的攪動作用 非常有助于污物的徹底清理。清洗步驟 工件裝框完畢后用行車吊至清洗機清洗，清洗時要平穩(wěn)開動行 車，不可使清洗框與其他物件碰撞，以免碰傷工件。所有有孔的工件 清洗機清洗后要用高服氣將孔吹干凈 .不好裝框的工件用吊環(huán)和鋼絲 繩吊至清洗機清洗。 精密工件和清洗

23、機無法清洗的工件可以用酒精或 丙酮將工件擦洗干凈。2刻線 很久以來，量具生產(chǎn)廠家對量具線條的加工工藝一直以照相、 腐蝕工藝為主。線條加工工藝復雜，工序繁多，而且接觸酸、苯及鉻 醉等化學物品，對人體存在危害，對環(huán)境構成污染隱患。近幾年來， 隨著激光制造技術的迅速開展及在各個領域的廣泛應用， 針對線條刻 制的激光刻線機得到研發(fā)生產(chǎn)，激光刻線工藝逐漸被量具廠家所使 用。目前常見的激光刻線機有燈泵激光刻線機、 半導體激光刻線機和 光纖激光刻線機二種。 本次試驗選用激光刻線工藝， 其刻線工藝流程 如下：整個流程操作簡單，方便快捷，整個流程只需要一個操作者 即可，易于掌握控制；工藝不接觸化學藥品，無污染源

24、；O所需要的耗材根據(jù)使用的刻線掃 L不同而不同.光纖激光刻線 機幾乎不需要什么輔助耗材，只需要定期做以簡單維護即可；呂激光刻線工藝屬單件加工，比照相腐蝕工藝效率略低。但激光 刻線的廢品率要小很多，廢品率僅為 9%；標刻后的線條整齊、字圖歸整。&檢驗并入庫通過加工組裝完成之后，對游標卡尺進行檢測，主要檢測其測量 精度和要求，并對檢測的結果做好相應的記錄，將合格的游標卡尺入 庫保存。六、實驗熱處理工藝與組織分析在實驗中，需進行正火、淬火、淬火 +低溫回火、淬火+中溫回 火和淬火+高溫回火等工藝。通過對實驗試樣的組織分析，在設計游 標卡尺零件熱處理工藝時選擇了合理的熱處理工藝。1正火工藝及其

25、組織分析正火工藝正火可以細化晶粒，使組織均勻化，也可消除高碳鋼的網(wǎng)狀碳 化物。其工藝是將鋼加熱到 Ac3或Accm以上3050C保溫，然后在 室溫的靜止空氣中自然冷卻。4Cr13鋼的Ac3為900 C，故其正火工 藝曲線如圖&組織分析(a)正火 200 x (b) 圖9經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕,正火500 x(c) 正火200 x不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼正火顯微組織a b c)。20圖8 4Cr13鋼正火工藝曲線試樣正火后其組織如圖9所示，實驗測得其硬度為354HBS,這 比試樣退火后的硬度高。圖中，滲碳體細小、均勻、彌散地分布，而 珠光體組織也較細小。細小均勻的組織使得4Cr13鋼的

26、缺陷減少消 除了網(wǎng)狀碳化物、切削性能得到改善。故正火也可作為預備熱處理。2淬火工藝及其組織分析淬火工藝淬火就是將鋼加熱到臨界溫度Ac3或Ac1丨以上，保溫一定 時間使之奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度的冷速進行冷卻的一種工 藝過程。由于4Cr13鋼是高碳鋼，故采用不完全淬火，其具體工藝曲 線如圖10所示。込m 11圖10 4Cr13鋼淬火工藝曲線2組織分析試樣淬火后組織如圖11所示，實驗測得其硬度為6265HRC 以(b)圖為例，淺灰色基體為隱針狀馬氏體，細小白色顆粒為碳化物。 這種馬氏體亞結構主要為孿晶，從而使 4Cr13鋼具有較高的強硬度。(a) X 200(b)x 500(c)x 1000

27、圖11經(jīng)4%i肖酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼淬火顯微組織a b c3淬火+低溫回火工藝及其組織分析2淬火+低溫回火工藝一般來說，淬火后還必須有回火與之配合，以提高硬度和耐磨性 及強韌性釋放淬火內(nèi)應力。最終得到隱晶馬氏體和細粒狀碳化物，即回火馬氏體。故其工藝曲線如圖12所示B4Qr|/：|/ 1 / ； t 1"曲29f A空沖圖12 4Cr13鋼淬火+低溫回火工藝曲線2組織與性能分析(a) X 200(b)x 500(c)x 1000圖13經(jīng)4%肖酸酒精溶液腐蝕， 不同放大倍數(shù)4Cr13鋼淬火+低溫回火顯微組織 ab c由圖13組織知，基體為回火馬氏體，白色點、粒狀為未

28、溶解的 碳化物，輕微白色帶狀為聚集分布的顆粒狀碳化物所構成的輕微帶狀 偏析。這是由于凝固時產(chǎn)生了枝晶偏析，因而在軋制后，出現(xiàn)帶狀偏 析，它使鋼材在球化退火以及淬火、回火后獲得不均勻的顯微組織， 從而使鋼的力學性能，尤其是疲勞性能下降。實驗測得其硬度為 6164HRC,可以滿足生產(chǎn)要求。4淬火+中溫回火工藝及其組織分析淬火+中溫回火工藝淬火+中溫回火工藝曲線如圖14所示。1、嚴廣4JD圖14 4Cr13鋼淬火+中溫回火工藝曲線組織與性能分析(a) X 200(b)x 500(c)x 1000圖15經(jīng)4%i肖酸酒精溶液腐蝕， 不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼淬火+中溫回火顯微組織ab c由圖15組織知，

29、試樣經(jīng)淬火+中溫回火得到回火屈氏體，即為a 相和細小的K碳化物。K和a不再保持共格聯(lián)系，共格強化消失。 因碳化物稍大，彌散強化作用降低，使其硬度相對低溫回火試樣的硬 度低，塑性升高。測得試樣硬度為4850HRC，低于淬火+回火后的硬度。5淬火+高溫回火工藝及其組織分析淬火+高溫回火工藝淬火+高溫回火工藝工藝曲線如圖16所示。Ll »40圖16 4Cr13 鋼淬火+高溫回火工藝曲線組織與性能分析(a) 200 x(b) 500x(c) 1000x圖17經(jīng)4%i肖酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下4Cr13鋼淬火+高溫回火顯微組織 a bc由圖17組織知，工件經(jīng)高溫回火得到由鐵素體和彌散分布

30、于其 中的細粒狀滲碳體組成的回火索氏體，其中FqC粗化、球化，鐵素體晶粒呈等軸狀a相發(fā)生回復再結晶。這使得鋼的試樣進一步提 高，硬度降低。測得試樣硬度為 375HRS.七、結論游標卡尺作為測量零件的強度和精密劃線一種量具，它的精度、 耐磨性和耐蝕性要求較高。另外，作為量具的尺寸穩(wěn)定性要求也較高。 游標卡尺主要應用于生產(chǎn)和科研，有一定的市場市場需求。本文通過對游標卡尺的選材和熱處理工藝的分析與設計，最終得到了以下結果：在遵循使用性原那么、工藝性原那么和可靠性原那么及材料的環(huán)境協(xié) 調(diào)性要求的根底上，先對游標卡尺進行工況分析，然后進行預選擇， 得出硬指標和軟指標，再根據(jù)硬指標和軟指標做出終選擇。 最

31、終選擇 了 4Cr13鋼來制造游標卡尺零件除劃線爪外。從游標卡尺零件的技術要求較高耐磨耐蝕性、外表光潔度、 尺寸穩(wěn)定性和較小的熱處理畸變以及一定的淬透性出發(fā)，設計了游標卡尺零件的熱處理工藝。由于球化體組織具有一個連續(xù)的、 塑性好 的鐵素體基體，使鋼具有最正確塑性和最低硬度，為最終熱處理做組 織準備，還可使切削加工性有很大的改善。 所以采用了等溫球化退火 作為預備熱處理工藝。即先將工件加熱到 785C保溫3h后，翻開爐 門冷至710C保溫4h，爐冷至600C空冷。為了獲得較高的硬度和較 好的耐磨性，最終熱處理采用淬火+低溫回火的工藝。即先將工件加 熱至840C保溫20min后油冷，工件冷至室溫后即加熱至 210C保溫 8h,再爐冷至150C保溫135min后空冷。為了進一步提高游標卡尺 尺身的硬度、耐磨性和耐蝕性，采用了鍍硬鉻的工藝。電鍍硬鉻工藝 的流程為：化學除油 +電解除油 +陰極活化 +鍍沖擊鎳 +鍍硬鉻。而采 用激光刻線的工藝，可提高游標卡尺的測量精度。由于尺身為細長件，加熱時容易變形且加熱溫度v 950C，故 選擇中溫井式爐加熱，其型號為： RJ-6