金属材料与热处理技术课程设计题目：T12钢热处理工艺课程设计院（系）：冶金材料系专业年级：材料1201负责人：陈博唐磊，杨亚西，合作者：谭平，潘佳伟，多杰仁青指导老师：罗珍2013年12月热处理工艺课程设计任务书热处理工艺卡目录基本资料 (4)工艺规范 (5)T12锉刀热处理 (6)1锉刀材料的选择 (6)2锉刀的热处理工艺 (6)2.1 球化退火的具体工艺 (6)2.2 T12钢制锉刀，其工艺路线如下： (6)2.3淬火 (7)2.4回火 (8)2.5 局部淬火 (9)3 热处理后组织金相分析 (9)4质量检验 (14)5缺陷分析 (15)参考文献 (16)表1、碳素工具钢化学成分序号 牌号化学成分 C MnSi S P 不大于1 T7 0.65-0.74 ≤0.40≤0.350.030 0.035 2 T8 0.75-0.84 3 T8Mn 0.80-0.90 0.40-0.60 4T9 0.85-0.94 ≤0.40 5T10 0.95-1.04 6T11 1.05-1.14 7T12 1.15-1.24 8T13 1.25-1.35工艺规范1、临界点温度 (近似值)Ac1 =730°C 、, Accm =820°C 、 Ar1 =700°C2、正火规范正火温度 850~870°c, 空冷, 硬度 269 ~341HBW3、普通退火规范退火温度 760 ~770°C, 保温2 ~4h, 再以 <30°C/h 冷速, 随炉缓冷到 500 ~600°C,出炉空冷。
4、等温球化退火规范1) 760 ~770°C ×2 ~4h, 680~700°C ×4 ~6h, 等温后炉冷到 500 ~600°C, 出炉空冷, 硬度≤207HBW2) 750 ~770°C ×1~2h, 680 ~700°C ×2 --3h, 硬度 179 ~207HBW, 珠光体组织2~4级, 网状碳化物等级≤2级。
5、调质处理规范淬火温度800~820°C,油冷; 回火温度640~680°C,保温时间2~3h, 球化级别：3 ~5 级, 硬度 183 ~207HBW。
6、普通淬火、回火规范淬火温度760~780°C,水冷、⽔油双液冷却或碱浴冷却. 硬度≤62HRC, 回火温度(180 ±10)°C 。
7、薄片切断刀微变形处理1) 调质处理: 760 ~770°C ×4. 25min 淬入三硝水介质, 600 ~610°C × 1h 空冷回火。
2) 最终热处理: 850 ~860°C × 80s 淬三硝水 2 ~3s 后, 入硝盐 180 ~190°C ×4min空冷, 270 ~280°c × 1h 空冷, 硬度 56 ~57HRC.T12钢的物理性能T12锉刀热处理1锉刀材料的选择据上面的分析得知锉刀的材料选用必须具备高硬度、高耐磨性和足够的韧性，故应选择T11或T12钢。
2锉刀的热处理工艺路线：热轧钢板（带）下料——锻（轧）柄部——球化退火——机加工——淬火——低温回火2.1 球化退火的具体工艺①普通（缓冷）球化退火，缓冷适用于多数钢种，尤其是装炉量大时，操作比较方便，但生产周期长；②等温球化退火，适用于多数钢种，特别是难于球化的钢以及球化质量要求高的钢（如滚动轴承钢）；其生产周期比普通球化退火短，不过需要有能够控制共析转变前冷却速率的炉子；③周期球化退火，适用于原始组织为片层状珠光体组织的钢，其生产周期也比普通球化退火短，不过在设备装炉量大的条件下，很难按控制要求改变温度，故在生产中未广泛采用；④低温球化退火，适用于经过冷形变加工的钢以及淬火硬化过的钢（后者通常称为高温软化回火）；⑤形变球化退火，形变加工对球化有加速作用,将形变加工与球化结合起来,可缩短球化时间。
它适用于冷、热形变成形的钢件和钢材（如带材）是在Acm 或Ac3与Ac1之间进行短时间、大形变量的热形变加工者；或是在常温先予以形变加工者；也可以是利用锻造余热进行球化者）。
球化退火：将毛坯加热到760-770℃，保温2-4h然后以30-50℃／h的速度冷却到550-600℃出炉后空冷，处理后组织为球化体，硬度为180-200HB。
淬火温度为770-780℃，可用盐溶液、高频感应加热或在保护气氛炉中加热，以防止表面脱碳和氧化。
加热后水冷，由于锉刀柄部要求较低，在淬火时先将齿部放在水中冷却，待柄部颜色变成暗红色时才全部倾入水中。
当锉刀冷却到150-200℃时，提出水面。
木锤校直。
低温回火：温度为160-180℃，事时间0.75-1h，空冷。
成品板锉表面刃部硬度64-67HRC，柄部＜35HRC2.2 T12钢制锉刀，其工艺路线如下：锻造——热处理——机加工——热处理——精加工。
锉刀由T12锻成，然后退火磨削校正，经剁锉机剁出锉齿后在淬火，硬度一般62-67HRC。
预热：为了减少锉刀加热时内部产生应力，使之弯曲小和防止裂纹，对锉刀在加热之前要进行预热以达到以上目的。
预热温度为550～650℃，时间为加热时间的5—6倍。
锻后热处理也叫退火得到的是球化珠光体组织，硬度一般为机械加工能够加工的动的范围，机加工后的热处理叫淬火+回火，一般采用较低的温度回火，得到的是回火马氏体+碳化物，硬度较高T12钢780℃水淬、低温回火后为回火马氏体和碳化物.锻造后，晶粒破碎，硬度强度增大。
第一次热处理应该为退火。
目的：降低材料的硬度，使组织均匀，利于机械加工，此时的组织为铁素体加渗碳体的机械混合物。
HRC不会超过30。
第二次热处理后，对于锉刀，其硬度应该大于50HRC，同时保证材料的耐磨性。
此时组织为马氏体和少量的奥氏体。
淬火温度760－780，回火温度16－180，回火后硬度大于HRC60T12是碳素工具钢，含碳量1.2％退火：（图8）放煤气炉上面烧到红色，然后关掉炉子，把刀子放在炉子上冷却，或者空气冷却也可以退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。
2.3淬火：（图6、图7）放煤气炉上面烧到亮红色（稍微有点泛白），然后迅速拿出，刀尖向下垂直插入油中，保持一段时间，取出，然后迅速回火淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。
淬火裂纹的特征在淬火过程中，当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时，便会导致裂纹产生。
淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的，裂纹的分布则没有一定的规律，但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。
在显微镜下观察到的淬火开裂，可能是沿晶开裂，也可能是穿晶开裂；有的呈放射状，也有的呈单独线条状或呈网状。
因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹，往往是穿晶分布，而且裂纹较直，周围没有分枝的小裂纹。
因淬火加热温度过高而引起的淬火裂纹，都是沿晶分布，裂纹尾端尖细，并呈现过热特征：结构钢中可观察到粗针状马氏体；工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。
表面脱碳的高碳钢工件，淬火后容易形成网状裂纹。
这是因为，表面脱碳层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小，表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。
非淬火裂纹的特征淬火后发现的裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。
淬火冷却过程中，只有当马氏体转变量达到一定数量时，裂纹才有可能形成。
与此相对应的温度，大约在250℃以下。
在这样的低温下，即使产生了裂纹，裂纹两侧也不会发生脱碳和出现明显氧化。
所以，有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。
如果裂纹在淬火前已经存在，又不与表面相通，这样的内部裂纹虽不会产生氧化脱碳，但裂纹的线条显得柔软，尾端圆秃，也容易与淬火裂纹的线条刚健有力，尾端尖细的特征区别开来。
分析当工件在锻造过程中形成裂纹时，淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。
随着脱碳过程的进行，裂纹两侧的碳含量降低，铁索体晶粒开始生核。
当沿裂纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼此接触后，便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。
由于裂纹两侧在脱碳过程中碳浓度的下降，也是由裂纹的开口部位向内部发展，因而为铁素体晶粒的不断长大提供了条件，故最终长大为晶界与裂纹相垂直的柱状晶体。
2.4 回火：（图9）炉子开小火焰，锉刀不要靠火焰太近，最好是用砂纸将刚淬火后的刀子磨出一些金属本色，在回火的时候掌握不要让刀子变蓝色就可以回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。
回火脆性：是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象。
淬火钢在回火时，随着回火温度的升高，硬度降低，韧性升高，但是在许多钢的回火温度与冲击韧性的关系曲线中出现了两个低谷，一个在 200~400℃之间，另一个在450~650℃之间。
随回火温度的升高，冲击韧性反而下降的现象，回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。
第一类回火脆性第一类回火脆性又称不可逆回火脆性，低温回火脆性，主要发生在回火温度为 250～400℃时。
特征（1）具有不可逆性；（2）与回火后的冷却速度无关；（3）断口为沿晶脆性断口。
1、产生的原因三种观点：（1）残余A转变理论2）碳化物析出理论（3）杂质偏聚理论2、防止方法无法消除,不在这个温度范围内回火，没有能够有效抑制产生这种回火脆性的合金元素（1）降低钢中杂质元素的含量；（2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；（3）加入Mo、W等可以减轻；（4）加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
第二类回火脆性第二类回火脆性又称可逆回火脆性，高温回火脆性。
发生的温度在 400～650℃，特征（1）具有可逆性；（2）与回火后的冷却速度有关；回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆化后可重新加热后快冷消除。
（3）与组织状态无关，但以M的脆化倾向大；（4）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；（5）断口为沿晶脆性断口。
3、影响第二类回火脆性的因素（1）化学成分（2）A晶粒大小（3）热处理后的硬度 4、产生的机理出现回火脆性时，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚，都集中在2~3个原子厚度的晶界上，回火脆性随杂质元素的增多而增大。
Ni、Cr不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。
（2）淬火未回火或回火未经脆化处理的，均未发现合金元素及杂质元素的偏聚现象。