活塞銷冷擠壓模具材料的選擇及工藝設(shè)計課程設(shè)計

1、<p><b>　　專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： XXXX 班級：材科102</p><p>　　設(shè)計題目：活塞銷冷擠壓模具材料的選擇及工藝設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　　根據(jù)零件工作原理，服役

2、條件，提出機(jī)械性能要求和技術(shù)要求。</p><p>　　選材，并分析選材依據(jù)。</p><p>　　制訂零件加工工藝路線，分析各熱加工工序的作用。</p><p>　　制訂熱處理工藝卡，畫出熱處理工藝曲線，對各種熱處理工藝進(jìn)行分析，并分析所得到的組織，說明組織及性能的檢測方法與使用的儀器設(shè)備。</p><p>　　分析熱處理過程中可能產(chǎn)生的缺

3、陷及補(bǔ)救措施。</p><p>　　分析零件在使用過程中可能出現(xiàn)的失效方式及修復(fù)措施。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　0前言………………………………………………………3</p><p>　　1活塞銷冷擠壓模具工作條件及性能要求………………4</p><p>　　1.

4、1活塞銷冷擠壓模具工作條件…………………… 4</p><p>　　1.2冷擠壓模具的性能要求………………………… 4</p><p>　　1.2.1冷擠壓模具的機(jī)械性能要求…………… 4</p><p>　　1.2.2冷擠壓模具的技術(shù)性能要求…………… 5</p><p>　　2.活塞銷冷擠壓模具材料及選用方法……………………………6<

5、;/p><p>　　2.1活塞銷冷擠壓模具材料的要求………………………….6</p><p>　　2.2活塞銷冷擠壓模具常用材料及選擇 ……………………6</p><p>　　3活塞銷冷擠壓模具熱處理工藝制定及分析…………… 9</p><p>　　3.1活塞銷冷擠壓模具的加工工藝路線……………9</p><p>　　3.

6、2鍛 造…………………………………………………9</p><p>　　3.3 20CrMnTi熱處理…………………………………9</p><p>　　3.3.1 20CrMnTi退火（預(yù)處理）…………………9</p><p>　　3.3.2 20CrMnTi工藝 （滲碳及回火淬火等工藝）……10</p><p>　　4活塞銷熱處理過程中可能出

7、現(xiàn)的缺陷及預(yù)防措施……12</p><p>　　5活塞銷在使用過程中可能出現(xiàn)的失效方式………………13</p><p>　　6 提高活塞銷冷擠壓模具壽命的途徑……………………16</p><p>　　7 心得體會 …………………………………………………18</p><p>　　8 參考文獻(xiàn).…………………………………………………19</

8、p><p><b>　　0前言</b></p><p>　　活塞銷（英文名稱：Piston Pin)是裝在活塞裙部的圓柱形銷子，它的中部穿過連桿小頭孔，用來連接活塞和連桿，把活塞承受的氣體作用力傳給連桿。為了減輕重量，活塞銷一般用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，并作成空心?；钊N用來連接活塞和連桿，并將活塞承受的力傳給連桿或相反?；钊N在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，且由

9、于活塞銷在銷孔內(nèi)擺動角度不大，難以形成潤滑油膜，因此潤滑條件較差。為此活塞銷必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性，質(zhì)量盡可能小，銷與銷孔應(yīng)該有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和良好的表面質(zhì)量。在一般情況下，活塞銷的剛度尤為重要，如果活塞銷發(fā)生彎曲變形，可能使活塞銷座損壞.。活塞銷孔是活塞推動點(diǎn)的回轉(zhuǎn)部位，它是直線運(yùn)動與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的交換點(diǎn)。通過它將活塞與連桿小頭組合起來，將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為圓周運(yùn)動。由此可見，銷孔在活塞連桿機(jī)構(gòu)中十分重要。它的正常與否關(guān)系到活塞在氣缸

10、內(nèi)能否耐久運(yùn)行。在更新活塞時應(yīng)注意以下要求，才能保障活塞銷孔及銷在發(fā)動機(jī)里起到應(yīng)有的作用。絞削全浮式活塞銷孔時應(yīng)保證兩孔的同心度，兩孔的偏擺和不同心度應(yīng)控制在0.015毫米之內(nèi)。銷與孔的間隙應(yīng)在冷態(tài)時不可轉(zhuǎn)動，在熱態(tài)時(水沸點(diǎn))可轉(zhuǎn)動。銷與孔的接觸面應(yīng)在8</p><p>　　1活塞銷冷擠壓模具工作條件及性能要求</p><p>　　1.1活塞銷冷擠壓模具工作條件</p>&

11、lt;p>　　冷擠壓是在常溫下對金屬材料進(jìn)行塑性變形，其單位擠壓力相當(dāng)大，同時由于金屬材料的激烈流動所產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使模具工作部分溫度高達(dá)200℃以上，加上劇烈的磨損和反復(fù)作用的載荷，模具的工作條件相當(dāng)惡劣?；钊墓ぷ鳁l件十分惡劣?；钊诟邷?、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度可達(dá)2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達(dá)600～700K，且溫度分布很不均勻；

12、活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)3～5MPa，柴油機(jī)高達(dá)6～9MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(8～12m/s)往復(fù)運(yùn)動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。它要承受高溫（最高達(dá)2500℃以上）、高壓（大氣壓力的40～60倍）、高速

13、（12～20 m/s）、周期性沖擊及化學(xué)腐蝕。例如一個直徑90 mm的活塞，大約要承受3噸的壓力，可見活塞確實(shí)是重?fù)?dān)在肩。為了減輕重量和慣性</p><p>　　1.2冷擠壓模具的性能要求</p><p>　　1.2.1冷擠壓模具的機(jī)械性能要求</p><p>　　(1)模具應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，要在冷熱交變應(yīng)力下正常工作；</p><p>

14、　　(2)模具工作部分零件材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性；</p><p>　　(3)凸、凹模幾何形狀應(yīng)合理，過渡處盡量用較大的光滑圓弧過渡，避免應(yīng)力集中；</p><p>　　(4)模具易損部分更換方便，對不同的擠壓零件要有互換性和通用性；</p><p>　　(5)為提高模具工作部分強(qiáng)度，凹模一般采用預(yù)應(yīng)力組合凹模，凸模有時也采用組合凸模；&

15、lt;/p><p>　　(6)模具工作部分零件與上下模板之間一定要設(shè)置厚實(shí)的淬硬壓力墊板，以擴(kuò)大承壓面積，減小上下模板的單位壓力，防止壓壞上下模板；</p><p>　　(7)上下模板采用中碳鋼經(jīng)鍛造或直接用鋼板制成，應(yīng)有足夠的厚度，以保</p><p>　　證模板具有較高的強(qiáng)度和剛度。</p><p>　　1.2.2 冷擠壓模具的技術(shù)性能要求

16、</p><p>　　(1)對模具要求高。冷擠壓時毛坯在模具中受三向壓應(yīng)力而使變形抗力顯著增大，這使得模具所受的應(yīng)力遠(yuǎn)比一般沖壓模大，冷擠壓鋼材時，模具所受的應(yīng)力常達(dá)2000MPa～2500MPa。 </p><p>　　(2)需要大噸位的壓力機(jī)。由于冷擠壓時毛坯的變形抗力大，需用數(shù)百噸甚至幾千噸的壓力機(jī)。  </p><p>　　(3

17、)毛坯在擠壓前需進(jìn)行表面處理。   </p><p>　　(4)不宜用于高強(qiáng)度材料加工。  </p><p>　　典型的冷擠壓模具由以下幾部分組成：</p><p>　　工作部分 如凸模、凹模、頂出桿等；</p><p>　　傳力部分 如上、下壓力墊板；</p><p&

18、gt;　　頂出部分 如頂桿、反拉桿、頂板等；</p><p>　　卸料部分 如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等；</p><p>　　導(dǎo)向部分 如導(dǎo)柱，導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒等；</p><p>　　緊固部分 如上、下模板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)取?lt;/p><p><b>　　下圖為實(shí)心件正擠壓</b>&l

19、t;/p><p>　　圖1 典型冷擠壓模具</p><p>　　2.冷擠壓模具材料及選用方法</p><p>　　冷擠壓時，模具型腔中單位擠壓力可高達(dá)2000～2500MPa，還要經(jīng)受著極高的摩擦阻力和溫度變化，因此冷擠壓模具的工作條件是十分惡劣的。合理的選擇冷擠壓模具的材料比起其他模具顯得更為重要。</p><p>　　2.1冷擠壓工作零件材料

20、的要求 </p><p>　　(1)必須具有高強(qiáng)度和高硬度，這樣在擠壓中可以避免工作零件本身的塑性變形、破壞和磨損。 </p><p>　　(2)應(yīng)具有相當(dāng)高的韌性，可以避免由于沖擊、偏心載荷，疲勞應(yīng)力集中而引起的折斷和開裂破壞。 </p><p>　　(3)必須具有較高的耐磨性，使模具具有較高的使用壽命，以保證擠壓件的尺寸精度。 </p><p

21、>　　(4)具有足夠的耐熱性能。在冷擠壓中，模具工作零件的局部溫度可高達(dá)300℃左右，有時甚至更高，因此要求材料在這樣的高溫狀態(tài)下硬度保持不變。</p><p>　　(5)材料必須有良好的加工性能，如在熱加工時，鍛造性能要好；機(jī)加工時要容易進(jìn)行切削；熱處理時，應(yīng)有較寬的溫度區(qū)間，變形和熱裂傾向小。 當(dāng)然，在大多數(shù)情況下，某種模具鋼材不可能全部滿足上述要求，應(yīng)該根據(jù)具體的擠壓情況來選擇最能符合使用條件的材料。

22、</p><p>　　2.2冷擠壓工作零件常用材料及選擇</p><p>　　(1)碳素工具鋼 碳素工具鋼是冷擠壓模具鋼中價格最低廉的鋼種。T10A是常用的碳素工具鋼牌號。其優(yōu)點(diǎn)是加工及熱處理方便，具有良好的切削和耐磨性能，但缺點(diǎn)是淬透性、強(qiáng)韌性及耐熱性能差、熱處理變形大、使用壽命低。因此只能用于尺寸較小、形狀簡單、負(fù)載不大的模具零件，如壓力墊板、頂料桿，純鋁、紫銅等軟材料擠壓凹模。&l

23、t;/p><p>　　(2)高合金工具鋼 含鉻量為12％的高合金工具鋼是冷擠壓模具材料中普遍采用的高碳高鉻鋼種。Cr12、Cr12Mo和Cr12MoV是經(jīng)常使用的牌號。該類鋼熱處理變形小，淬透性好，耐磨性較高，韌性優(yōu)良，適宜制作冷擠壓凸模和凹模。不過這類鋼的碳化物偏析較為嚴(yán)重，尤其是大尺寸的材料，在制造模具之前要進(jìn)行改鍛，使碳化物分布均勻（1～3級），否則在使用中嚴(yán)重影響模具使用壽命，因此它比較適宜于作為有預(yù)應(yīng)力圈

24、的內(nèi)凹模材料。</p><p>　　(3)高速工具鋼 常用高速工具鋼的牌號有：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。該類鋼種具有很高的強(qiáng)度、良好的耐磨性和韌性，尤其是高溫硬度高、熱硬性極好，抗軟化變形能力強(qiáng)，是制造凸模的優(yōu)良材料。但是高速工具鋼的碳化物分布不均勻，這種不均勻性隨著鋼材截面尺寸的增大而提高，使其力學(xué)性能下降。在模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，應(yīng)盡量選用小尺寸的高速工具鋼原始棒料來制造模具零件。</p

25、><p>　　(4)硬質(zhì)合金 一般用于冷擠壓模具工作零件的硬質(zhì)合金為鎢鈷系硬質(zhì)合金，常有牌號有YG15、YG20、YG25，其中數(shù)字表示含鈷量的百分比。如YG15表示含鈷量15％，其余為鈦化鎢。硬質(zhì)合金具有極高的硬度、良好的紅硬性、較小的膨脹系數(shù)、足夠的強(qiáng)度，并且耐磨、耐高溫，是優(yōu)良的模具材料。但是硬質(zhì)合金抗彎、抗拉強(qiáng)度低，所以常用作凹?；虬寄ｈ倝K材料。</p><p>　　(5)鋼結(jié)硬質(zhì)

26、合金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加少量的合金元素（如鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢等）粉末作粘結(jié)劑，以碳化鈦為硬質(zhì)相，用一般粉末冶金方法燒結(jié)而成。由于其基體為鋼，因此可以切削加工、焊接、熱處理，甚至還可以進(jìn)行一定程度的塑性變形。同時又含有大量的碳化鈦，從而保留了硬質(zhì)合金的高硬度和高耐磨性，并具有硬質(zhì)合金所沒有的較好的抗彎強(qiáng)度和韌性，是一種新型的冷擠壓模具材料。</p><p>　　(6)合金碳素工具鋼 在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加

27、入合金元素，性能與碳素鋼類似。</p><p>　　2.3 20CrMnTi性能特點(diǎn)</p><p>　　2.2 20CrMnTi的成分分析</p><p>　　表1 20CrMnTi的化學(xué)成分（wt%）</p><p><b>　　各合金元素的作用：</b></p><p>　　C的作用：鋼中含

28、碳量增加，硬度、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但延展性、磁性、可鍛性、電導(dǎo)性、塑性、塑性應(yīng)變比R和沖擊性降低。當(dāng)碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕。此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。 </p><p>　　Si的作用：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15～0.30%的硅。如果

29、鋼中含硅量超過0.50～0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0～1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15～20%硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1～4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。</p><p>　　Mn的作用：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。一般鋼

30、中含錳0.30～0.50%。在碳素鋼中加入0.70% 以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度。提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點(diǎn)高40%。含錳11～14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗和球磨機(jī)襯板等。錳量增高，拉伸強(qiáng)度、韌性、加工性及切削性增加，延緩硬化，減弱鋼的抗腐蝕能力，減少冷熱脆性，降低焊接性能，塑性降低。</p><p>　　P的作用：在一般情

31、況下，磷是鋼中有害元素。磷能溶于鐵素體，使鐵素體在室溫下強(qiáng)、硬度升高增加，塑性降低，發(fā)生冷脆，同時也使焊接性能及冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。</p><p>　　S的作用：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫偏析現(xiàn)象嚴(yán)重，且很難經(jīng)擴(kuò)散退火完全消除，硫化物夾雜促使鋼中形成帶狀組織，惡化沖壓性能。硫?qū)附有阅芤膊焕?，?/p>

32、低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性通常稱易切削鋼。</p><p>　　Ni的作用：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。</p><p>　　Cr的作用：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，

33、鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。</p><p>　　Cu的作用：銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時容易產(chǎn)生熱脆銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對焊接性無影響。</p><p>　　Ti的作用：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力，降低時效

34、敏感性和冷脆性，改善焊接性能。在Cr18Ni9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。 </p><p>　　20CrMnTi的含碳量為0.20％屬于低碳鋼，滲碳時保證了碳元素的正常滲入。淬火熱處理后心部獲得低碳馬氏體， 以保證心部具有足夠的塑性和韌性，抵抗沖擊載荷。</p><p>　　3 活塞銷冷擠壓模具的加工工藝 </p><p>　　3.1活塞銷冷擠壓

35、模具的加工工藝路線</p><p>　　根據(jù)上述零件技術(shù)要求，現(xiàn)擬定如下工藝路線：</p><p>　　下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。</p><p>　　工藝流程雖然不太復(fù)雜，但各工序必須有嚴(yán)格的詳細(xì)的施工說明，這樣才有擠壓模具的高質(zhì)量。如鍛造時應(yīng)根據(jù)20Cr鋼材料要求制定及執(zhí)行預(yù)熱—加熱—始端—中鍛的

36、溫度、時間及鑲拔次數(shù)等技術(shù)規(guī)范。鍛后還應(yīng)放入干燥的石灰粉中冷卻，以防冷卻速度過快。</p><p><b>　　3.2鍛 造 </b></p><p>　　模 具 在 熱 處 理 前 的原 始 組 織 狀 態(tài) 和 流 線 方 向?qū)?處 理 變 形 有 很 大 的影 響 ，它 不 僅 影 響 模 具 的強(qiáng) 度和 韌 性 ，更 會 對模 具 熱 處 理 后 尺 寸 變

37、化 出 現(xiàn) 各 向異性 ，特 別 是 在 連接 部 位 和轉(zhuǎn) 角 處 ，易 產(chǎn) 生 圓 度 超 差等 質(zhì) 量 問題 。 因此 ，必 須 對 毛 坯 進(jìn) 行 反 復(fù) 鐓 拔 ，使碳 化 物 不 均 勻 性 ≤ 3級 ，流線 與 模 具 工 作 表 面 相 垂直 。鍛 造 時 應(yīng) 注 意 鍛 造 溫 度 不 易 過 高 ，而 且要 分 段加 熱 ，預(yù) 熱 溫 度 為 8 0 0 ～ 8 5 0 ℃ ，加 熱 溫 度 為 1 0 5 0～11

38、 00 ℃ ；另 外 終 鍛 溫 度 也 不 能 過 低 ，一 般 為 8 5 0～9 0 0 ℃ 。始 鍛 時 應(yīng) 輕 打 ，鍛 后 應(yīng) 緩 冷 。</p><p>　　3.3 20CrMnTi熱處理</p><p>　　3.3.1 20CrMnTi退火（預(yù)處理）</p><p>　　Ac1 稍上溫度的奧氏體化等溫球化退火工藝790℃×1.5h

39、,隨爐降至690℃×3h,再隨爐降至600℃，出爐入緩冷。緩冷球化退火時間較長。球化退火可滿足冷拔、冷鐓和冷擠壓冷變形的需要。</p><p>　　圖2 20CrMnTi球化退火工藝曲線</p><p>　　3.3.2 20CrMnTi工藝 （滲碳及回火淬火等工藝）</p><p><b>　　滲碳</b></p>&

40、lt;p>　　齒加工完以后，進(jìn)行滲碳。采用井式爐900-920℃滲碳，滲碳時間根據(jù)所要求的滲碳層厚度1.0～1.4mm查表《920℃滲碳時滲層厚度與時間的關(guān)系》，確定為6小時。具體滲碳后該零件組織如圖1所示，表層為珠光體與二次滲碳體混合的過共析組織，其中二次滲碳體呈網(wǎng)狀，心部為珠光體與鐵素體混合的亞共析原始組織，中間為過渡區(qū)，越靠近表面層鐵素體越少。這樣滲碳以后，就為淬火+低溫回火工序做好了準(zhǔn)備。</p><p

41、><b>　　淬火加低溫回火</b></p><p>　　鋼的淬火溫度一般可根據(jù)Fe-Fe3C相圖選擇，亞共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac3以上30℃～50℃，過共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac1以上30℃～50℃。根據(jù)滲碳后齒輪的表層含碳量的分布狀況及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從920℃預(yù)冷到860℃左右進(jìn)行油冷可以得到好的效果。加熱溫度過高或保溫時間過長，會引起奧氏體的晶粒粗大引起過熱或晶界氧化并部分熔化的過燒

42、現(xiàn)象。過熱時奧氏體的晶粒粗大不僅降低齒輪力學(xué)性能，也容易引起齒輪的變形和開裂。過燒后的工件只能報廢。加熱溫度過低、保溫時間不足會引起硬度不足。故可選擇920℃溫度滲碳，預(yù)冷860℃左右油冷淬火。淬火冷卻速度太快，奧氏體向馬氏體組織轉(zhuǎn)變劇烈、體積收縮，引起很大的內(nèi)應(yīng)力，容易造成齒輪的變形和開裂，由于20CrMnTi是合金鋼，淬透性較好，故選擇油冷減小冷卻速度，防止淬火造成齒輪變形或開裂。同時也能獲得馬氏體組織，達(dá)到較高的硬度。</p

43、><p>　　淬火后的鋼組織是馬氏體及少量殘余奧氏體，它們都是不穩(wěn)定的組織，有向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變的趨勢，同時淬火時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了減小或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，獲得所需的力學(xué)性能，選擇在260℃進(jìn)行4小時低溫回火工藝。低溫回火時馬氏體中過飽和碳原子以碳化物的形式逐步析出，馬氏體晶格畸變程度減弱，內(nèi)應(yīng)力有所降低。此時的回火組織由馬氏體和碳化物組成。雖然馬氏體的分解使α-Fe中碳的過飽和程度降低，鋼的硬度相應(yīng)下降，但

44、析出的碳化物又對基體起強(qiáng)化作用，部分的殘余奧氏體分解為回火馬氏體，所以零件仍保持很高的硬度、耐磨性和一定的韌性。經(jīng)淬火+低溫回火熱處理后，零件最終組織為：表面為細(xì)小的片狀回火馬氏體及少量的殘余奧氏體和碳化物，硬度為HRC58-62左右，而心部是由回火低碳馬氏體、鐵素體和細(xì)小的珠光體組成，其硬度為HRC35-45，并且具有較高強(qiáng)度以及足夠高韌性和塑性。符合零件的技術(shù)要。</p><p>　　圖4 20CrMnTi活

45、塞銷滲碳及淬火等熱處理曲線</p><p>　　4 活塞銷熱處理過程中可能產(chǎn)生的缺陷及預(yù)防措施 </p><p>　　4.1活塞銷熱處理過程中可能產(chǎn)生的缺陷</p><p>　?。?）滲碳層過深； </p><p>　　（2）滲碳層深度不夠，滲碳層的碳濃度太低；</p><p>　?。?）表面硬度偏低；</p&

46、gt;<p>　　（4）金相組織不合格；</p><p>　　（5）滲碳層內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)氧化；</p><p>　?。?）心部硬度不夠。</p><p><b>　　4.2預(yù)防措施 </b></p><p>　　（1）滲碳層過深時，預(yù)防措施是：</p><p>　?、侔凑５臐B碳工藝執(zhí)行

47、；</p><p>　?、诠腆w滲碳采用新滲碳劑時，應(yīng)放入60～70%的舊滲碳劑；</p><p>　　③對碳濃度梯度太陡而滲層厚度不符合要求的零件，在中性介質(zhì)中加熱至正火溫度并保溫適當(dāng)時間，在油中或空氣中冷卻可減少碳濃度梯度。</p><p>　?。?）滲碳層深度不夠，滲碳層的碳濃度太低時，預(yù)防措施是：</p><p>　　①調(diào)整滲碳工藝；在

48、固體滲碳劑中添加30～40%的新滲碳劑，增大氣體滲碳的流量；</p><p>　?、诳芍匦逻M(jìn)行滲碳處理；</p><p>　?、蹏?yán)格控制各種工卡具符合技術(shù)要求，裝爐量合適，對新工裝要進(jìn)行預(yù)滲；</p><p>　?、芗哟鬂B碳?xì)夥盏牧髁炕蛑匦聺B碳處理；</p><p>　　⑤對爐內(nèi)氣氛進(jìn)行稀釋或重新清理后滲碳；</p><p

49、>　　⑥重新進(jìn)行滲碳處理；</p><p><b>　?、咝迯?fù)水套；</b></p><p>　?、酀B碳前進(jìn)行表面清理。</p><p>　?。?）表面硬度偏低時，預(yù)防措施是：滲碳后直接淬火。</p><p>　　（4）金相組織不合格時，預(yù)防措施是：</p><p>　?、俨灰捎眠^高的氣氛

50、碳勢，從根本上防止生成網(wǎng)狀碳化物；</p><p><b>　?、诓捎眉?xì)晶粒鋼；</b></p><p>　?、鄄捎靡淮渭訜岽慊?；</p><p>　?、苓m當(dāng)提高淬火溫度以減少心部鐵素體。</p><p>　?。?）滲碳層內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)氧化時，預(yù)防措施是：嚴(yán)格控制滲碳?xì)夥铡?lt;/p><p>　　（6）心

51、部硬度不夠時，預(yù)防措施是：確保熱處理工藝參數(shù)的穩(wěn)定。</p><p>　　5活塞銷在使用過程中可能出現(xiàn)的失效方式</p><p>　　冷擠壓模具在使用過程中可能出現(xiàn)的失效方式主要有四種，即磨損、塑性變形、疲勞破壞和斷裂，其中磨損和疲勞破壞屬正常失效形式。 5.1磨損冷擠時，由于被擠材料在模具表面激烈地流動，造成模具工作表面容易磨損，按照磨損機(jī)理的不同，冷擠壓模具的磨損又分為粘著磨損

52、、磨料磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。 5.1.1粘著磨損由于冷擠時被擠金屬在模具表面的激烈流動，所以被擠金屬與凹凸模工作表面產(chǎn)生相對運(yùn)動，于是分別構(gòu)成了滑動摩擦付，當(dāng)表面不平時，便會出現(xiàn)峰頂接觸，由于接觸面積小，峰頂壓力很高，足以引起塑性變形，導(dǎo)致接觸還發(fā)生粘著現(xiàn)象。在相對滑動情況下，粘著點(diǎn)被剪切，塑性材料就會轉(zhuǎn)移到另一工件表面上，于是出現(xiàn)粘著─剪切─再粘著的循環(huán)過程，這就形成了粘著磨損，我們的凹模芯及凹模出現(xiàn)的“拉毛”現(xiàn)象就屬于

53、此類。引起粘著磨損的有以下幾個因素：材料特性脆性材料比塑性材料的抗粘能力強(qiáng)。性大的材料組成的摩擦付粘著傾向大，互容性小的材料（異種金屬或晶格不相近的金屬）組成的摩擦付粘著傾向力小。從金相組織上看，多相金屬比單相金屬粘著傾向力小，化合物相比單相固溶體粘著傾向小。因此，對冷擠壓毛坯及模具進(jìn)行表</p><p>　　溫度由于冷擠時金屬流動速度很快，所以產(chǎn)生的熱量很大，通常達(dá)200-400℃以上，因此模具材

54、料必須具備高的熱穩(wěn)定性，否則將因模具材料處于回火狀態(tài)而降低強(qiáng)度，并促使粘著磨損的產(chǎn)生。潤滑油脂潤滑狀態(tài)對粘著磨損影響較大，能適應(yīng)高強(qiáng)度、重載荷的冷擠壓油。目前國內(nèi)尚在研制中，還有部分依賴進(jìn)口解決，目前采用的MoS2就是一種良好有潤滑劑。 5.1.2磨粒磨損冷擠時由于潤滑油的不清潔等因素，帶有硬的顆粒進(jìn)入模腔，于是產(chǎn)生微量切削或刮擦作用而引起模具表面脫落。一般情況，模具材料硬度越高，耐磨性越好，但在火花塞殼體冷擠中，必須先考

55、慮提高材料強(qiáng)度和毒性，再考慮材料的硬度，以防脆斷或早期破壞。 5.1.3腐蝕磨損冷擠壓中的腐蝕磨損主要是氧化磨損，它是通過氧化物的磨損過程進(jìn)行的。金屬表面與氧化膜被磨損后又形成新的氧化膜，然后又被磨掉。它與滑動速度、接觸壓力、介質(zhì)狀態(tài)等有直接關(guān)系。在冷擠過程中，粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損往往是相互伴隨發(fā)生的。冷擠壓的磨損實(shí)際上是一種復(fù)合磨損形式，如果稍微處理不當(dāng)，磨損是相當(dāng)厲害的。減少磨損的辦法主要是良好合理的設(shè)計，降低摩

56、擦，使金屬流向合理，提高模具</p><p>　　6.2正確選用模具材料和熱處理工藝Cr12類鋼模具，抗沖擊性高，但它的抗彎強(qiáng)度、耐磨性和高溫抗磨性較差。W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2高速鋼的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、耐磨性、紅硬性均高于Cr12類鋼。高速鋼在過去主要是用于刀具，做模具少有應(yīng)用，這是由于人們一直沿用老工藝，所以壽命總是很低。只是近廿十年來，亞溫淬火風(fēng)行世界各國。實(shí)踐證明，高速鋼模具亞溫淬火后，

57、晶粒度一般在11.5-12級，可獲得很高的韌性，而其它性能指標(biāo)并不低于老工藝所獲得的性能指標(biāo)。亞溫淬火就是將淬火溫度降低20-80℃，此外，采用貝氏體等溫淬火也是獲得高韌性的一種熱處理方法，使用效果很好。 6.3提高模具表面光潔度提高模具表面光潔度，可以減少突然折斷的不正常破壞，特別可以大大提高疲勞強(qiáng)度。非工作面的光潔度也應(yīng)達(dá)到Ra0.8左右，這樣可以避免非工作部位疲勞裂紋的產(chǎn)生。 6.4使模具表面保留殘余壓應(yīng)力由于模具間隙

58、不均或毛坯端面不平等多種原因，導(dǎo)致凸模承受很高的彎曲應(yīng)力，使模具表面保留殘余壓應(yīng)力有利于防止疲勞破壞。有以下幾種方法可使表面獲得殘留壓應(yīng)力。噴丸處理對模具進(jìn)行正規(guī)淬火回火后，對粗加工表面進(jìn)行</p><p><b>　　7心得體會</b></p><p>　　首先由衷的感謝老師提供給我們這樣一個鍛煉自己的機(jī)會，經(jīng)過這幾周的學(xué)習(xí)，自己感覺收獲還是很大的。回顧這幾周的

59、課程設(shè)計，從選題到自己開始做，從理論到時間，上網(wǎng)查資料，跟同學(xué)商量討論，所有的一切我都感覺獲益良多，不僅鞏固了自己以前學(xué)習(xí)的知識，而且學(xué)到了很多在以前沒有記住或者記得不清楚的地方，還在查資料和選資料的過程中知道了很多在實(shí)際生產(chǎn)中的方法。</p><p>　　從老師布置下來作業(yè)，我就開始忙碌了起來。先是看那些題目自己比較感興趣，最后確定了裝載機(jī)從動螺旋錐齒輪，就是感覺裝載機(jī)自己見過，比較熟悉它的工作環(huán)境，對自己以后

60、分析齒輪的服役條件有些優(yōu)勢，就選了這個題目。接下來就是上網(wǎng)查資料，確定材料和工藝流程了。熱處理本身就是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的工作，網(wǎng)上的各種資料更是浩瀚如海，如何在這么多的資料中選擇自己需要的成了一個難題。衡量再三我決定在中國知網(wǎng)和中國期刊全文數(shù)據(jù)庫中搜索自己想要的材料，一方面因?yàn)檫@兩個網(wǎng)站比較專業(yè)，提供的資料錯誤率較低；另一方面學(xué)校圖書館有這兩個網(wǎng)站的鏈接，使用比較方便。隨后就是搜索過程了。搜索的過程我按照先確定材料，再在選定的材料的基礎(chǔ)上

61、研究該材料的性能和工藝的思路，同時參考《熱處理手冊》等工具書，聯(lián)系所找到的一系列專業(yè)期刊上的實(shí)際的熱處理方法，最終確定了整個工藝流程，完成了課程設(shè)計。</p><p>　　回顧整個課程設(shè)計的過程，我感覺雖然辛苦了一點(diǎn)，但是確是苦中有甜，每當(dāng)自己完成一個工藝環(huán)節(jié)，心中還是無比的興奮，畢竟是自己獨(dú)立設(shè)計完成的。我相信這次課程設(shè)計會使我受益終生！</p><p><b>　　8參考文獻(xiàn)

62、</b></p><p>　　馬彥芬 李如棟 郭旭宏等. 20Cr球化退火工藝 《金屬熱處理》1995年第2期</p><p>　　戴起勛 《金屬材料學(xué)》 化學(xué)工業(yè)出版社2011.12</p><p>　　胡光立 謝希文 《鋼的熱處理》西北工業(yè)大學(xué)出版社 2010.3</p><p>　　彭建聲 秦曉剛 《模具技術(shù)問答》 機(jī)