I何更好的在提高高度游標(biāo)卡尺使用性能的同時(shí)關(guān)鍵詞：高度游標(biāo)卡尺選材熱處理工藝Ⅱ1文獻(xiàn)綜述 11.1行業(yè)背景 11.2結(jié)構(gòu)與原理 11.2.1高度游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu) 11.2.2高度游標(biāo)卡尺的原理 21.3選材與熱處理工藝概述 21.3.1高度游標(biāo)卡尺的選材 31.3.2熱處理工藝概述 51.4研究意義 52高度游標(biāo)卡尺的選材 62.1工況分析 62.1.1力學(xué)負(fù)荷 62.1.2工作溫度 72.1.3周圍介質(zhì) 72.2零件材料的預(yù)選擇 72.3零件材料的終選擇 82.3.1高度游標(biāo)卡尺各零件的選材 82.3.2高度游標(biāo)卡尺底座的選材 93零件加工工藝及熱處理工藝制定 3.1GCr15鋼的成分和性能 3.2零件加工工藝流程 3.3主要工藝分析 3.3.1取樣檢查 3.3.2下料 3.2.3預(yù)備熱處理 3.3.4最終熱處理 3.3.5噴丸處理 3.3.6鍍硬鉻 3.3.7刻線一激光刻線 4設(shè)備選型及廠房布置 4.1熱處理設(shè)備的選擇 4.1.1熱處理爐型選擇 204.1.2其它設(shè)備 4.2熱處理車間布置 224.2.1熱處理車間的特殊性 224.2.2廠房結(jié)構(gòu)要求 4.2.3廠房建筑參數(shù) 4.2.4車間平面布置 224.2.5廠房出入口 5熱處理質(zhì)量檢測(cè)手段與方法 5.1退火質(zhì)量檢查及缺陷分析 245.1.1軟化不足 5.1.2過(guò)量氧化、脫碳、過(guò)熱與過(guò)燒 245.1.3金相組織不良 5.2淬火的質(zhì)量檢查及缺陷分析 255.2.1淬火變形 255.2.2淬火開(kāi)裂 265.2.3.其他淬火缺陷及防止 276實(shí)驗(yàn) 6.1實(shí)驗(yàn)原始組織分析 6.2實(shí)驗(yàn)熱處理工藝與組織分析 6.2.1正火工藝及其組織分析 6.2.2淬火工藝及其組織分析 6.2.3淬火+低溫回火工藝及其組織分析 6.2.4淬火+中溫回火工藝及其組織分析 6.2.5淬火+高溫回火工藝及其組織分析 35 參考文獻(xiàn) 40 41英文原文 41英文譯文 1文獻(xiàn)綜述改革開(kāi)放后尤其是我國(guó)加入WTO,促進(jìn)了中國(guó)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，大大推動(dòng)了1.2.1高度游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)線的量具，一般單獨(dú)使用。高度尺分0.02mm、0.05mm和0.1mm三種。測(cè)量范圍有：0～200、0～300、0～500和0～1000幾種，其主要構(gòu)造、度游標(biāo)卡尺主要由基座、主尺和游框三部分組成。動(dòng)，通過(guò)框架可把量爪或劃線爪與游框連接起來(lái)(如圖1.2.1),高度游標(biāo)卡尺裝配圖見(jiàn)附錄3。上有困難，就是制造出來(lái)也不容易看清楚。如果鋼尺的最小刻度值是0.25mm,為什么這個(gè)原理可以用來(lái)提高量具的測(cè)量精度呢?舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)：時(shí)，都不可能準(zhǔn)確地測(cè)量出所需要的長(zhǎng)度。如果利用5cm的圓棒來(lái)測(cè)量時(shí)，就要估計(jì)最后的1cm,要是用6cm的圓棒測(cè)量時(shí)，就要估計(jì)最后的2cm。但是，如果把兩個(gè)工具合并起來(lái)運(yùn)用，不用估計(jì)便能材料能否科學(xué)而合理的被使用，甚至還關(guān)系到節(jié)約型社會(huì)與環(huán)保型(友好型)社造；底座也可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵(工作面除外)或花崗巖材料節(jié)確定的硬指標(biāo)(耐磨性高、抗蝕性好、熱處理畸變小、淬透性好)的要求，故座可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵(工作面除外)或花崗巖材料制造。但是GB/T21390-2008要求高度游一定是最好的、單價(jià)最貴的或單價(jià)最低的)材(5)材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性要求(綠色選材)?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)研制、開(kāi)發(fā)新一代的工程結(jié)滿足的要求，如主要(力學(xué)性能)指標(biāo)、可成形性。如要求鍛壓成形的零件顯然方法，且其結(jié)果不是唯一的(不同于純數(shù)學(xué)問(wèn)題的求解),由于選材者所考慮問(wèn)果原材料原始組織中有網(wǎng)狀碳化物，則先進(jìn)行正火(消除碳化物)然后再進(jìn)行球中有網(wǎng)狀碳化物，則先進(jìn)行正火(消除碳化物)然后再進(jìn)行球化退火。2最終熱處理冷處理工藝或采用200~225℃較長(zhǎng)時(shí)間(約8h)回火，這里采用后者。因素，最終選定GCr15鋼作為高度游標(biāo)卡尺主尺游框(包括微動(dòng)游框)、量爪、劃線爪(鑲嵌材料為硬質(zhì)合金)、框架及底座的材料。工程構(gòu)件(或零件)都要在一定的負(fù)荷(力學(xué)負(fù)荷、熱和溫度作用及其他②載荷性質(zhì)。緊定螺釘受恒定的剪切力(除錯(cuò)誤使用外),底座受到的摩擦力也③受力狀態(tài)。剪切力是靜止的，而底座、游框與主尺受的力是摩擦接觸。要求④受力大小。緊定螺釘受的剪切力較小，而底座受到的摩擦力較大。游框與主高度游標(biāo)卡尺一般在室溫下工作，故不考慮低溫脆性、高溫蠕變、熱沖擊、熱應(yīng)力及熱疲勞等的影響。高度游標(biāo)卡尺一般在實(shí)驗(yàn)室或車間里使用，而這些環(huán)境一般都有較多的腐蝕性氣體、潮濕的空氣或使用者手上沾的各種有一定腐蝕性的化學(xué)試劑。根據(jù)高度游標(biāo)尺的特點(diǎn)、精度等級(jí)、失效形式和制造方法、生產(chǎn)特點(diǎn)等因素綜合考慮，高度游標(biāo)卡尺用鋼應(yīng)符合以下要求。1.高的耐磨性。使用時(shí)不能因磨損而發(fā)生尺寸的改變。因此，高度游標(biāo)卡尺應(yīng)具有高的均勻的表面硬度(58～64HRC)。其組織應(yīng)為針片狀的馬氏體，且其基體上均勻彌散的分布著細(xì)小的碳化物及極少量的殘余奧氏體。為了彼此能很好地緊密接觸和附著，要求鋼材純凈，組織細(xì)密。表面不能存在發(fā)紋、孔隙和大塊非金屬夾雜物，否則使用時(shí)會(huì)稱為銹蝕的起點(diǎn)，影響測(cè)量3.尺寸穩(wěn)定性。量具在長(zhǎng)期使用或存放過(guò)程中應(yīng)產(chǎn)生盡可能小的尺寸變化，因而要求熱處理后的高度游標(biāo)卡尺具有低的殘余奧氏體量和很小的殘余應(yīng)力值。4.可加工性好。良好的可加工性可提高生產(chǎn)率，減少或避免淬火后磨削時(shí)產(chǎn)生磨削燒傷和磨削裂紋，降低高度游標(biāo)卡尺表面粗糙度值。一般要求鋼的夾雜物、碳化物偏析級(jí)別要低，退火后的硬度均勻合適，淬火后無(wú)碳化物網(wǎng)和盡量少的殘余奧氏體量。5.具有一定的抗蝕性。為提高卡尺抵抗大氣腐蝕和指紋接觸腐蝕的能力，可用鍍鉻等表面處理工藝或用馬氏體不銹鋼來(lái)制造。6.熱處理畸變要小。對(duì)于形狀復(fù)雜、加工余量小或熱處理后直接研磨的量具，需選用熱處理畸變小的鋼種，如CrWMn鋼等。7.應(yīng)有一定的淬透性。尺寸較大的量具應(yīng)選用淬透性較好的鋼種，以保證的到均勻的高硬度。鋼的Ms溫度為210℃,而T9鋼的Ms溫度為190℃。故從獲得馬氏體難易上講，游框(包括微動(dòng)游框)、量爪、劃線爪及框架的材料較好。共和國(guó)航空工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)HB3558-85中，高度游標(biāo)卡尺主尺選擇了2Cr13。但4Cr13鋼比同組馬氏體不銹鋼鋼有更好的更好，碳化物分布更均勻。故優(yōu)先選4Cr13鋼作為高度游標(biāo)卡尺主尺游框(包括這些材料都具有較好的淬透性、耐磨性和尺寸鋼作為高度游標(biāo)卡尺主尺游框(包括微動(dòng)游框)、量爪、劃線爪及框架的材料。T10A鋼不符合硬指標(biāo)(耐磨性高、抗蝕性好、熱處理畸變小、淬透性好)的要從軟指標(biāo)(光潔度好、成本低、外形美觀)著手選材，而成本因素是軟指標(biāo)的關(guān)除外)或花崗巖材料制造。但是GB/T21390-2008還要求高度游標(biāo)卡尺底座工作面的硬度≥50HRC,而要使球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵的硬度達(dá)到這一要從耐磨性與耐蝕性和便于加工的角度講，高度游標(biāo)卡尺底座材料最終選3零件加工工藝及熱處理工藝制定在設(shè)計(jì)工藝前，有必要先對(duì)GCr15鋼的成分和性能進(jìn)行討Mn:0.25%～0.45%,Cr:1.40%～1.65%,P≤0.025%,S≤從GCr15鋼的化學(xué)成分中我們不難看出以下特點(diǎn)：①高碳。含碳量很高，密度：7.38t/m3;比熱容(室溫～100℃):475J/(kg·℃熱導(dǎo)率λ:44W/(m·℃);線膨脹系數(shù)：12.03×10℃-1;彈性模量E:214762MPa;切變模量G:83061MPa;泊松比v:0.300;退火溫度：780～810℃,退火硬度：197～228HBS;淬火溫度：830～860℃,淬火介質(zhì)：油、水，淬火硬度：62～66HRC;回火溫度：150～170℃,回火硬度：61～65HRC;第11頁(yè)共45頁(yè)零件加工工藝流程入庫(kù)待組裝刻線判斷原材料是否為符合標(biāo)準(zhǔn)的GCr15鋼，對(duì)其化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)及力學(xué)性能進(jìn)行判定，并確定供貨狀態(tài)。(1)檢查原材料的牌號(hào)、規(guī)格及尺寸是否符合合同要求。(2)根據(jù)原材料的微觀組織結(jié)構(gòu)判斷供貨狀態(tài)。3.問(wèn)題處理意見(jiàn)(1)若不符合標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)且尺寸不合合同要求，則無(wú)條件返廠。(2)若供貨狀態(tài)不合要求，建議返廠或下料后預(yù)備熱處理。若供貨狀態(tài)為球化退火則進(jìn)行下一道工序，否則進(jìn)行預(yù)備熱處理。對(duì)于行正火(消除碳化物)然后再進(jìn)行球化退火。最終得到高度尺尺身的工藝卡如附錄1。工藝要點(diǎn)止所需要的時(shí)間。而淬火保溫時(shí)間可根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式3估算。厚度(mm),K—裝爐條件修正系數(shù)，通常取1~1.5。第13頁(yè)共45頁(yè)低溫回火前，在200~225℃較長(zhǎng)時(shí)間(約8h)回火，以增加卡尺尺身的尺寸為了達(dá)到良好的尺寸穩(wěn)定性，回火前增加冷處理工藝或采用200~225℃較長(zhǎng)時(shí)間(約8h)回火，這里采用后者。采用GZ-1高速淬火油0,適用于工件有效厚度小于16mm。綜合以上，得到“淬火+低溫回火”工藝亦即最終熱處理工藝卡，如附錄2。①鑄鋼丸硬度一般為40~50HRC,加工硬金屬時(shí)，可把硬度提高到57~62HRC②鑄鐵丸硬度一般為58~65HRC,質(zhì)脆而易于破碎，壽命短，使用廣泛，主要①噴丸粒度一般選用在6~50目之間，噴丸強(qiáng)度要求越高噴丸粒度相對(duì)加大。②噴丸尺寸的選擇還受噴丸處理零件形狀的限制，其直徑不應(yīng)超過(guò)溝槽內(nèi)圓徑第14頁(yè)共45頁(yè)整率不低于85%。需的噴丸強(qiáng)度即可(一般3a分鐘左右)。另外需要說(shuō)明的是噴丸強(qiáng)度現(xiàn)在大都以1.3或2.4mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸的74號(hào)碳素鋼，其硬度為40~50HRC,將此試樣固定在耐磨、耐溫和耐蝕等性能。鍍硬鉻是一種傳統(tǒng)的表面電鍍技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用長(zhǎng)達(dá)70多年。鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕并能長(zhǎng)期保持表鍍鉻層具有高硬度1000HV,加熱到500℃,硬度與顏色都變化不大，熱硬第15頁(yè)共45頁(yè)100~400g/L,鉻酐濃度如低于100g/L,溶液導(dǎo)電率太低；鉻酐如低于200g/L,常需添加其它添加劑。僅用硫酸為活化劑時(shí)，鉻酐不能低于200g/L,濃度低則鍍鉻屬于陰極性鍍層，常用于Pb-(6~8)Sb鉛銻合金和Pb-7Sn鉛錫作為CrO?+2H?O2HCrO?+4H=2C可見(jiàn)，鍍液中pH值降低，使反應(yīng)向右進(jìn)行，水稀釋H*放電致使陰極區(qū)H*濃度下降，pH值升高，使鍍液中Cr?O}-的轉(zhuǎn)變?yōu)樵陉?yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，析出O?酸膜[Cr(OH?)、Cr(OH)·CrO?]。它覆蓋于陰極表面使電極極化增大，只允許鉻常用配方及工藝條件如表4-2所示團(tuán)。鉻酐/(g/L)硫酸/(g/L)溫度/℃特點(diǎn)應(yīng)用范圍單的零件，廣泛用件，可獲得硬鉻、復(fù)合型鉻酐/(g/L) LC-1添加劑/g/L) 2 溫度/℃電流密度/(A/dm2)綜合以上，我們采用如表4-2中的1*標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻液，對(duì)高度游標(biāo)卡尺卡尺尺線條加工工藝復(fù)雜，工序繁多，而且接觸酸、苯危害.對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染隱患近幾年來(lái)。隨著激光尺身鉻后調(diào)直—去脂—上感光膠—離心甩干—曝光—定影—堅(jiān)膜—顯影著①工藝復(fù)雜，工序繁多，需要多人配合作業(yè)且需要一定的操作技巧能力；②液配置比例、操作方法等條件限制；⑤零件加工廢品量較大.廢品系數(shù)達(dá)35%;①整個(gè)流程操作簡(jiǎn)單，方便快捷，整個(gè)流程只需L不同而不同.光纖激光刻線機(jī)幾乎不需要什么輔助耗材，只需要定的廢品率要小很多，廢品率僅為9%;⑤標(biāo)刻后的線條整齊、字圖歸整。(1)凡經(jīng)校直的工件，應(yīng)100%檢查變形，復(fù)查硬度。檢查零件的夾角、小孔第19頁(yè)共45頁(yè)清洗劑靠物理和化學(xué)反應(yīng)起作用。反應(yīng)、溶解、清洗十分重要,對(duì)清洗質(zhì)量要求很高，清洗后的零件在涂裝前必須具有“水膜2清洗步驟將孔吹干凈.不好裝框的工件用吊環(huán)和鋼絲繩吊至清洗機(jī)清4設(shè)備選型及廠房布置浴爐、鉛浴爐等。其中以鹽浴爐使用最為普遍。浴爐的工作溫度范圍很寬(60~1350℃),除不能完成隨爐冷卻的退火工藝外，可以完成多種熱處理工藝：如淬火、回火、分級(jí)淬火、等溫淬火、正火、局部加熱及化學(xué)熱處理等。工件在浴浴爐除具有以上優(yōu)點(diǎn)外，爐體內(nèi)的坩堝無(wú)需消耗耐熱鋼而用耐火材料制成，在200mm、0～300mm、0～500mm和0～1000mm幾種，而井式電阻爐一般用于細(xì)第21頁(yè)共45頁(yè)采用井式電阻爐加熱。由于預(yù)備熱處理和最終熱處理的加熱溫度均低于950℃,額定功率：65KW,額定電壓：380V,額定溫度：950℃,最大一次裝載量：700Kg,加熱區(qū)：2,相數(shù)：3,重量：4000Kg。布氏硬度計(jì)、洛氏硬度計(jì)。為檢查零件表面裂紋，清洗設(shè)備有連續(xù)式，室式，槽式等清洗機(jī)和清洗槽設(shè)備(如噴丸機(jī)、清理滾筒)多有粉塵、噪聲等環(huán)境污按作業(yè)方式可分為間歇式和連續(xù)式，這取決于噴丸器的形式。這里可選第22頁(yè)共45頁(yè)淬火槽(規(guī)格(mm):1000×1000×1500),矯直機(jī)(采用專用矯直機(jī)),工夾具、吊裝設(shè)備，切取試樣設(shè)備(如鋸床、切割機(jī))等。1.操作環(huán)境的特殊性(高溫、易燃介質(zhì)、污染物、地坑、堆放量大);2.設(shè)備裝置的特殊性(設(shè)備笨重、檢測(cè)記錄控制設(shè)備、電氣水路);3.工件的特殊性(品種多、檢測(cè)項(xiàng)日多、易產(chǎn)生返修品、材質(zhì)及工藝經(jīng)常變更)。1.通風(fēng)要求：采光充足、自然通風(fēng)良好，窗戶大有天窗；2.防火要求：國(guó)標(biāo)規(guī)定熱處理廠房耐火等級(jí)為二級(jí)，建筑物通常為鋼筋混凝土或3.防爆要求：有液體或氣體做燃料或氣氛的熱處理車間需采取必要的防爆措施和1.柱距：一般為6m或6m的倍數(shù)，鋼結(jié)構(gòu)廠房略大為6~9m(起重機(jī)重量不大的鋼結(jié)構(gòu)取7.5m);2.跨度：跨度低于18m時(shí)，取3m的倍數(shù)，大于18m時(shí)取6m的倍數(shù)；3.廠房高度：廠房高度是指屋架下弦以及起重機(jī)軌頂距車間室內(nèi)地面的高度。(1)據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)合止里布置一設(shè)備：可按熱處理工序、設(shè)備類別、產(chǎn)品對(duì)象分組(2)合理組織工件在車間的流通路線，盡可能的減少工件在處理過(guò)程中的往返交叉；(3)有利于車間通風(fēng)、采光和改善勞動(dòng)條件。(4)設(shè)備布置應(yīng)考慮減少建筑費(fèi)用、生產(chǎn)費(fèi)用和維修方便；2設(shè)備平面布置常用數(shù)據(jù)：(1)車間內(nèi)運(yùn)輸通道：通道寬度一般為2～3米；6～8m,爐后8～12米，連續(xù)氣體滲碳爐爐前4～6m爐后2～3m;第24頁(yè)共45頁(yè)5熱處理質(zhì)量檢測(cè)手段與方法要使工件具有合適的切削加工性能，應(yīng)使鋼材得到650～700℃之間珠光體理論上講，冷卻到650℃以后，奧氏體向珠大冷卻速度下進(jìn)行冷卻(如打開(kāi)爐門冷卻或空冷),但在實(shí)際生產(chǎn)中，退火一般裝爐量較大，為使?fàn)t內(nèi)全部都完成組織轉(zhuǎn)變，得到質(zhì)量一5.1.2過(guò)量氧化、脫碳、過(guò)熱與過(guò)燒脫碳指鋼在脫碳性介質(zhì)(氧、二氧化碳、水和氫等)中加熱時(shí)，鋼表層中的第25頁(yè)共45頁(yè)(2)帶狀組織金屬材料內(nèi)與熱變形加工方向大致平行的諸條帶所組成的偏析組化率不高，主要是由于：①Acl以上的加熱溫GCr15退火后珠光體組織應(yīng)為1～4級(jí)，按YB9-68第五級(jí)別鉻軸承鋼技術(shù)工件淬火后如僅產(chǎn)生變形尚能設(shè)法校正，但雖不太高(未超過(guò)材料的斷裂強(qiáng)度),但材料內(nèi)部存在缺陷。性(可使高強(qiáng)度材料發(fā)生低應(yīng)力脆斷)。加熱溫度過(guò)低或保溫時(shí)間過(guò)短。③表面脫碳。對(duì)硬度不返修),但重淬前，應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行一次退火、正火或高溫回火已消除淬應(yīng)力，防護(hù)等。脫碳指鋼在脫碳性介質(zhì)(氧、二氧化碳、水和氫等)中加熱時(shí)，鋼表層中基于5.1節(jié)和5.2節(jié)的分析，可將其歸納為表5.1和表5.2。項(xiàng)目球狀珠光體，按化物存在)鹽酸和水1:1未溶碳化物應(yīng)以小、少、500倍顯微鏡下，碳化物常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因出現(xiàn)滲碳體網(wǎng)(1)鍛造溫度不好(2)加熱溫度不均勻(3)斷后冷速過(guò)慢(4)900℃加熱預(yù)淬火(球化前)球化不良(1)球化退火裝爐量太多(2)球化溫度波動(dòng)太大且保溫時(shí)間短(1)控制裝爐量(2)正確控制球化溫度和保溫時(shí)間淬火裂紋和崩口(1)淬火溫度太高(2)機(jī)械加工不良，有尖角、缺口等成分溫度發(fā)生變化(1)嚴(yán)格控制淬火溫度(2)機(jī)械加工不允許有尖角、缺口(3)正確選用淬火介質(zhì)定期測(cè)定淬火程度、控制淬火介質(zhì)溫度、防止介質(zhì)受污染(1)淬火冷卻介質(zhì)不合適(2)回火溫度過(guò)低或回火時(shí)間過(guò)短(3)淬火后未及時(shí)回火(4)出爐溫度太高(1)選用合適的淬火油(2)充分回火，消除內(nèi)應(yīng)力(3)淬火后及時(shí)回火(4)回火后出爐溫度不高于150℃的溫度范圍內(nèi)影響，如材質(zhì)、裝爐量、6實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)試樣為10×10×30的GCr15鋼塊，經(jīng)粗磨、精磨、粗拋、精拋并腐蝕后得到試樣原始組織在經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕的放大200倍、500倍和1000倍圖6.1.1經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下GCr15鋼試樣原始顯經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得這一原始試樣的硬度為216HBS,這一硬度比生產(chǎn)要求的硬度特征能量)即可知道樣品中所含元素種類(定性分析),分析X射線的強(qiáng)度，則可知道樣品對(duì)應(yīng)元素含量的多少(定性分析)。在實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了正火、淬火、淬火+低溫回火、淬火是將鋼加熱到Ac3或Accm以上30~50℃保溫，然后在室溫的靜止空氣中自然冷卻。GCr15鋼的Ac3為900℃,故其正火工藝曲線如圖6.2.1。2組織分析2組織分析(a)正火200×試樣正火后其組織如圖6.2.1所示，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其硬度為354HBS,這比試樣退小。細(xì)小均勻的組織使得GCr15鋼的缺陷減少(消除了網(wǎng)狀碳化物)、切削性能第32頁(yè)共45頁(yè)1淬火工藝體化后，以大于臨界冷卻速度的冷速進(jìn)行冷試樣淬火后組織如圖6.2.2所示，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其硬度為62~65HRC。以(b)圖為1淬火+低溫回火工藝一般來(lái)說(shuō)，淬火后還必須有回火與之配合，以提高硬度和耐磨性及強(qiáng)韌性(釋放淬火內(nèi)應(yīng)力)。最終得到隱晶馬氏體和細(xì)粒狀碳化物，即回火馬氏體。故其工藝曲線如圖6.2.4所示。圖6.2.4GCr15鋼淬火+低溫回火工藝曲線2組織與性能分析圖6.2.5經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下GCr15鋼淬火+低溫回火輕微白色帶狀為聚集分布的顆粒狀碳化物所構(gòu)成的輕微帶狀偏析。這是由于凝固時(shí)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實(shí)驗(yàn)測(cè)得其硬度為61~64HRC,可以滿足生產(chǎn)要求。圖6.2.7經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下GCr15鋼淬火+中的K(碳化物)。K和α不再保持共格聯(lián)系，共格強(qiáng)化消失。因碳化物稍大，彌度為48~50HRC,低于淬火+回火后的硬度。第35頁(yè)共45頁(yè)溫度/℃溫度/℃GCr15鋼淬火+高溫回火工藝曲線圖6.2.9經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕，不同放大倍數(shù)下GCr15鋼淬火+高溫狀滲碳體組成的回火索氏體，其中Fe?C粗化、球化，鐵素體晶粒呈等軸狀(α相發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶)。這使得鋼的試樣進(jìn)一步提高，硬零件(除劃線爪外)。較小的熱處理畸變以及一定的淬透性)出發(fā)，設(shè)計(jì)了高度尺零件的熱處理工藝。了等溫球化退火作為預(yù)備熱處理工藝。即先將工件加熱到785℃保溫3h后，打開(kāi)爐門冷至710℃保溫4h,爐冷至600℃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840℃保溫20min后油冷，工件冷至室溫后即加熱至210℃保溫8h,再爐冷至150℃保溫采用了鍍硬鉻的工藝。電鍍硬鉻工藝的流程為：化學(xué)除油+(3)由于高度尺尺身為細(xì)長(zhǎng)件，加熱時(shí)容易變形且加熱溫度<950℃,故選擇(5)分別從退火質(zhì)量檢測(cè)與缺陷防止和淬火質(zhì)量檢測(cè)與缺陷防止兩個(gè)大的方工藝實(shí)驗(yàn)。對(duì)GCr15鋼試樣原始組織分析得出其狀態(tài)為退火，硬度為216HBS。析可知，淬火+低溫回火可作為最終熱處理，高溫回[13]樊東黎.金屬熱處理，2010,(4)表示謝意!感謝蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院給了我一個(gè)美附錄1預(yù)備熱處理工藝卡附錄2最終熱處理工藝卡附錄3裝配圖附錄4車間平面分布圖第41頁(yè)共45頁(yè)英文原文英文譯文17-4纖維復(fù)合材料的特征纖維復(fù)合材料的設(shè)計(jì)要考慮許多因素，包括長(zhǎng)度、直徑、取向、數(shù)量、纖維的性質(zhì)和基體的性質(zhì)及纖維與基體的結(jié)合方式。纖維的長(zhǎng)度和直徑纖維可短可長(zhǎng)甚至是連續(xù)的，它們的尺寸常用尺寸比(1/d,1指纖維的長(zhǎng)度，d指纖維的直徑)來(lái)描述。典型纖維的直徑范圍為10um～150um。當(dāng)尺寸比較大時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度有所提高。纖維斷裂常由于表面缺陷所致。而纖維直徑越小其表面積也越小，少部分缺陷會(huì)在加工或受載下增殖。我們更愿意得到長(zhǎng)纖維，因?yàn)殚L(zhǎng)纖維受到的載荷更小，即其受載能力較高(如圖17-10)。圖17-10隨著環(huán)氧基體中的無(wú)堿碎玻璃長(zhǎng)度的增加復(fù)合材料的強(qiáng)度增加。此例中，玻璃纖維的體積分?jǐn)?shù)約為0.5。在纖維增強(qiáng)體系中，非連續(xù)纖維有比臨界值更高的尺寸比，使其同時(shí)滿足易于加工和性能的要求。臨界非連續(xù)纖維長(zhǎng)度l,在給定纖維直徑d時(shí)被定義為：151?,非連續(xù)纖維的強(qiáng)化效果幾乎和連續(xù)纖維強(qiáng)化效果一致。復(fù)合材料強(qiáng)度的估第42頁(yè)共45頁(yè)o。表示纖維斷裂時(shí)基體材料的強(qiáng)度。纖維的數(shù)量大量的纖維可極大的提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度。然而，其最大量為80%,否則纖維就不能被基體完全包覆。纖維的取向大量的增強(qiáng)纖維可能以不同的取向引入基體。短且有任意取向的纖維(如玻璃纖維)尺寸比較小很容易被引入基體，從而使復(fù)合材料體現(xiàn)各向同性。長(zhǎng)而連續(xù)且取向單一平行的纖維使復(fù)合材料體現(xiàn)各向異性。這些纖維常以零度排列，意味著所有這些纖維受到均勻的方向應(yīng)力。然而，方向單一使其性質(zhì)變差。例如，載荷垂直于纖維時(shí)(圖17-11)。復(fù)合纖維材料的一個(gè)典型特點(diǎn)是可以適應(yīng)各種載荷條件。長(zhǎng)而連續(xù)的纖維可以以多種方式存在于基體(圖17-12)。以正交的方式排列或兩垂直方向的纖維可纖維還可以三維的形式排列。即便最簡(jiǎn)單的織物組織，在它單一一層里的小范圍內(nèi)也存在三維排布?？椢锔鲗泳o密的編織在更復(fù)雜的三維排列也常常被采用(圖17-13)。纖維的性質(zhì)在大部分纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中，纖維通常具有堅(jiān)硬、緊密和質(zhì)輕等特點(diǎn)。如果復(fù)合材料在高溫下使用還要求纖維具有較高的熔點(diǎn)。即纖維的重要參數(shù)比強(qiáng)度典型纖維如表17-2和圖17-14所示。在表17-2中密度單位為g/cm3,而高比模量材料通常在具有較少的原子數(shù)和以共價(jià)鍵結(jié)合的材料中找到，如C和B。這兩種元素具有高的強(qiáng)度和熔點(diǎn)。芳族聚酰胺纖維芳族聚酰胺纖維最著名的例子是凱夫拉爾纖維，它是由許多苯環(huán)連接構(gòu)成的呈直棒狀的液態(tài)晶體芳香族聚酰胺化合物(圖17-15)。特別要談的是精致的聚乙烯纖維也是可利用的。芳族聚酰胺纖維和聚乙烯纖維有著優(yōu)異的強(qiáng)度和剛度，但不能在低溫下使用。因?yàn)樗鼈兠芏鹊投揖垡蚁├w維有很好的比強(qiáng)度和比模量。陶瓷纖維和晶須具有高的強(qiáng)度和剛度，其包括氧化鋁、玻璃和碳化硅等。最常用的玻璃纖維有：純凈二氧化硅、S玻璃(25%Al?O?,100%MgO,均衡的SiO盡管它們比聚合纖維相當(dāng)?shù)拿芗沾刹牧先钥梢栽诤芨叩臏囟认聢D17-11纖維取向?qū)Νh(huán)氧基無(wú)堿玻璃復(fù)合材料強(qiáng)度的影aAA中00圖17-12(a)原絲的定向纖維可結(jié)合成多層單向復(fù)合結(jié)構(gòu)。(b)原絲的定向纖維可結(jié)合成不同向的各向同性復(fù)合材料。此種情況，取向?yàn)?°/圖17-13纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的三向排ElasticityW第45頁(yè)共48頁(yè)使用。以金屬鍵結(jié)合的鈹和鎢的高模量是以一定的方式吸引纖維材料。我們通過(guò)下面的例子來(lái)討論復(fù)合材料設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題。圖17-14纖維金屬纖維與聚合物圖17-15凱夫拉由氧原子和氫原子間相鄰鏈的副鍵連接。例17-9一種航空材料的設(shè)計(jì)要用7075-76鋁合金(彈性模量為10×10?psi)制造一個(gè)500磅的商業(yè)航空飛行器翼板。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)飛行器上的每磅重量每年消耗500加侖燃料。設(shè)計(jì)一種可以減小重量并保持相同比模量還可經(jīng)濟(jì)地使用十年的飛行器翼板材料。解：許多材料都可能起減小重量的作用。例如，我們考慮在T6(固溶處理后進(jìn)行人工時(shí)效)條件下使用硼纖維強(qiáng)化的Al-Li合金。硼纖維和鋰合金的加入提高了彈性模量。硼和Al-Li合金比典型的鋁合金的密度小。7075-T6合金的比模量：硼纖維的密度大約為2.3g/cm3(0.0851b/in.2)典型Al-Li合金密度大約為2.5若在復(fù)合材料中硼含量為0.6時(shí)，其密度、比模量和彈性模量為：Pe=(0.6)(0.085)+(0.4)(0.09)=0.087E=(0.6)(55×10?)+(0.4)(11×10?)=37×10?psi第46頁(yè)共49頁(yè)如果比模量是影構(gòu)件設(shè)計(jì)的唯一因素，則厚度可能減小75%。若此構(gòu)件重(500gal/Ib)(3751b)=187500gal的油。每加侖節(jié)約2美元，每年可節(jié)約375000美元，即航行十年節(jié)約超過(guò)375萬(wàn)美元。這肯定是樂(lè)觀的比較，因?yàn)閺?qiáng)度和制造因素不允許這部分太薄?？傊?，高額的硼纖維材料和較高的人工成本降低了7075鋁合金經(jīng)濟(jì)性?；w的性質(zhì)基體具有支撐纖維，保證纖維的位置恰當(dāng)性，將載荷轉(zhuǎn)移到強(qiáng)硬的纖維上，防止纖維在加工和使用時(shí)損壞，阻止裂紋向整個(gè)復(fù)合材料擴(kuò)展?；w通常主要控制復(fù)合材料在使用中的電性能、化學(xué)行為和高溫性能等。聚合物基復(fù)合材料。大部分聚合物基復(fù)合材料(包括熱塑性材料和熱固性材料)在短玻璃纖維強(qiáng)化材料等級(jí)都是可被利用的。這些復(fù)合材料有用形狀的形成在16章已經(jīng)有所描述。片狀成型化合物和塊狀成性化合物是典型的這類復(fù)合材料。而熱固性聚芳香酰胺可在高溫下使用。金屬基復(fù)合材料。金屬基復(fù)合材料包括鋁合金、鎂合金、鎳合金和金屬間化合物，它們以陶瓷和金屬纖維強(qiáng)化。金屬基復(fù)合材料