偏心軸的熱處理及其力學(xué)性能的研究（3）

時間：2013-08-27 10:54:03 來源：作者：

實驗材料及實驗方法

3.1 材料：

本文研究的是20Cr材料的偏心軸，

20Cr是碳含量為0.2%的低碳鋼適合進行滲碳處理， 20Cr鋼比相同含碳量的碳素鋼的強度和淬透性都明顯地高，油淬到半馬氏體硬度的淬透性為Φ20～23mm。與15Cr鋼相比，有較高的強度及淬透性；臨界淬透直徑；油中約為4-22 mm ，水中約為11-40mm，韌性較差；焊接性較好，焊后一般不需熱處理。用途：大都用作滲碳鋼，適用于制造心部強度要求較高，表面承受摩擦，截面尺寸在 30mm 以下或形狀復(fù)雜而載荷不大的滲碳件（油淬），如機床變速箱齒輪，齒輪軸，凸輪，蝸桿，活塞銷，爪形離合器等，對要求熱處理變形小和高耐磨性的零件，滲碳后可進行高頻表面淬火，如模數(shù) ≤ 3 mm的齒輪，軸和花鍵軸等，此外，也可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，用于制造工作速度較大并承受中等沖擊載荷的零件。

這種鋼淬火低溫回火后具有良好的綜合力學(xué)性能，低溫沖擊韌性良好，回火脆性不明顯。滲碳時鋼的晶粒有長大傾向，所以要求二次淬火以提高心部韌性，不宜降溫淬火。當正火后硬度為HB170～217時相對切削加工性約為65%，焊接性中等，焊前應(yīng)預(yù)熱到100～150℃，冷變形時塑性中等。

3.2 設(shè)備

1滲碳爐型號:RQO-105-9

參數(shù): 最大裝載量 500kg 最高溫度 950℃

2 金相試樣切割機

Q-2 型金相試樣切割機是金相試樣的首道工序，本機是采用高速旋轉(zhuǎn)的薄片增強砂輪來截取試樣，為不使在切割中燒傷試樣的組織，本機裝有冷卻系統(tǒng)。它廣泛應(yīng)用于各金相實驗室，切割各種金相試樣。

金相試樣切割機.jpg

最大切割截面：35×35mm 砂輪片規(guī)格：250×2×32mm 轉(zhuǎn)　速：2800r/min

電動機：Y802L-2 1.2kW 380V 50Hz

3.輕型臺式砂輪機型號：MQD3220

4.金相試樣預(yù)磨機型號：M-2

預(yù)磨是拋光前必不可少的前道工程，先將試樣預(yù)磨光后，可提高試樣制備的功效，為適應(yīng)在多種材料預(yù)磨的需要。金相預(yù)磨機，是一種濕式磨光機，它利用各種不同粒度的金相耐水砂紙，對各種金屬及其合金的試樣進行磨光。采用本預(yù)磨機，除以機械磨光代替手工操作提高制備試樣的效率以外，還能完全除去試樣切割過程中產(chǎn)生的塑性變形和表面加熱痕跡。

5.金相試樣磨拋機型號：PA-2

6.金相試樣拋光機型號：P-2

拋光機是采集多方面使用人員的意見和要求設(shè)計而成的，它具有造型美、結(jié)構(gòu)合理、傳動平穩(wěn)、噪音小、操作維修方便等優(yōu)點。該機可供雙人同時操作，能適合更多種材料的拋光要求，是試樣拋光的理想設(shè)備。

7. 數(shù)字金相顯微系統(tǒng) 型號：DJ-1

利用在專門制備的試樣上放大100～1500倍來研究金屬及合金組織的方法稱為金相顯微分析法，它是研究金屬材料微觀結(jié)構(gòu)最基本的一種實驗技術(shù)。顯微分析可以研究金屬及合金的組織與其化學(xué)成分的關(guān)系；可以確定各類合金材料經(jīng)過不同的加工及熱處理后的顯微組織；可以判別金屬材料的質(zhì)量優(yōu)劣，如各種非金屬夾雜物－－氧化物、硫化物等在組織中的數(shù)量及分布情況以及金屬晶粒度的大小等。

8. 顯微硬度測試型號：MHV-100型數(shù)顯顯微維氏硬度計

MRHV-1000維氏硬度計試驗的壓痕是正方形，輕廓清晰，對角線測量準確，因此，該維氏硬度試驗是常用硬度試驗方法中精度最高的，同時它的重復(fù)性也很好，這一點比布氏硬度計優(yōu)越。

3.3 實驗內(nèi)容：

本次試驗的熱處理工藝如下：

3.3.1 裝爐：滲碳筐，將軸（清洗）垂直插入筐篩孔，大孔向下，小孔朝上插賭銷，在裝爐時，將一件偏心軸內(nèi)式樣裝入底筐內(nèi)。將裝好工件的料筐衣次吊入爐內(nèi)，關(guān)閉爐蓋，擰緊爐蓋螺栓，滴甲醇，開風(fēng)扇，送電升溫，進入排氣期。打開排氣口、式樣孔。

3.3.2 排氣：<880℃,裝外式樣2只,甲醇滴量180－200滴／分；

880-920℃停滴甲醇,該滴煤油, 煤油滴量180-200滴／分；

910\920℃,30分, 煤油滴量180-200滴／分；到溫30分鐘后關(guān)閉式樣孔,

排氣口火苗長度80～150mm,進入滲碳期.

3.3.3 滲碳期910～920℃,180分, 煤油滴量180-200滴／分；在30～60mm水柱.

3 .3.4 擴散降溫: 滲層深≧0.6mm時，可轉(zhuǎn)入擴散降溫，調(diào)整煤油滴量100～140滴／分，10～30mm水柱。

3.3.5 出爐風(fēng)冷。

3.4 熱處理工藝曲線如下：

20Cr滲碳淬火工藝曲線圖.jpg

3.4.0 制備金相式樣、照金相組織及測硬度梯度

3.4.1 相顯微式樣的制備包括取樣、磨制、拋光、浸蝕等工序。

取樣式樣的選取應(yīng)根據(jù)研究的目的，取其具有代表性的部位。

磨制

切好的式樣在砂輪機上磨平，尖角要倒圓。然后用180℃、240℃、300℃和600℃等粗砂布磨光，再換用800℃、1500℃等金相砂紙逐級細磨，一直磨到2000℃砂紙方可進行粗拋光和細拋光。

磨制式樣時，每換一次磨制步驟（即每換一號砂紙）時，式樣磨制方向應(yīng)轉(zhuǎn)90。這樣才能看出上次磨痕是否磨去。式樣在每一號砂布（紙）上磨制時，要沿一個方向磨，切忌來回磨削，而且給式樣施加的壓力要適當

拋光

細磨的式樣還需進行拋光。拋光的目的是去除細磨時遺留下來的細微磨痕而獲得光亮的鏡面。式樣的拋光是在專用的拋光機上進行的，轉(zhuǎn)速一般100～150r/min。拋光時在拋光盤盤面上鋪有絲絨等織物，并不斷滴注拋光液。拋光液是由Cr2O3或MgO等極細粒度的磨料加水而形成的懸浮液，依靠拋光液中極細的拋光粉末與式樣磨面間產(chǎn)生的相對磨削和滾壓作用來消除磨痕。

拋光時應(yīng)使式樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)運動。

浸蝕

經(jīng)拋光后的式樣還必須經(jīng)過浸蝕后才能在顯微鏡下進行觀察。浸蝕主要是依靠浸蝕劑對金屬的溶解或電化學(xué)腐蝕過程，使金屬式樣表面的晶粒與晶界及各組成相之間呈現(xiàn)輕微的凹凸不平，在顯微鏡下就可以清楚地觀察到式樣表面，浸蝕時間要適當，一般式樣磨面發(fā)暗時就可停止。如果浸蝕不足重復(fù)浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗，然后用酒精沖洗，最后用吹風(fēng)機吹干，式樣即可置于金相顯微鏡上進行觀察。

3.4.2 利用金相顯微鏡觀察組織和照金相組織。

3.4.3 硬度梯度的測定

顯微硬度計

顯微硬度計是近年來常用測量硬度的設(shè)備。測量硬度是通過升降顯微硬度計的調(diào)焦機構(gòu)、測量顯微鏡、加荷機構(gòu)，正確選擇負荷、加荷速度進行全自動加卸試驗力及正確控制試驗力保持時間，通過顯微硬度計光學(xué)放大，測出在一定試驗力下金剛石角錐體壓頭壓入被測物后所殘留壓痕的對角線長度，來求出被測物硬度值。

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