低合金刃具钢9mn2v的热处理工艺设计课程设计-毕业论文.docx

花攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：低合金刃具钢9Mn2V的热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院（系）：材料工程学院专业：级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程指导教师：职称：讲师2013年12月18日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目低合金刃具钢9Mn2V的热处理工艺设计1、课程设计的目的使学生了解、设计低合金刃具钢9M112V的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识,培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）内容：明确设计任务（包括设计的技术要求）给出设计方案（包括工作条件、失效形式、性能要求、低合金刃具钢材料）写出设计说明（加工工艺流程、具体热处理工艺）设计质量检验项目设计热处理工艺卡片低合金刃具钢9Mn2V的热处理缺陷及预防或补救措施要求：通过热处理后的9Mn2V钢要求具有高硬度，高强度，高耐磨性，适当的韧性和高的淬透性。通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。提交设计说明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。3、主要参考文献夏立芳主编.金属热处理工艺学.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005中国机械工程学会热处理分会.热处理工程师手册M.机械工业出版社.2003.第一版.张玉庭主编.热处理技师手册M.机械工业出版社.2006.第一版中国机械工程学会热处理学会.热处理手册M.机械工业出版社.2003.第三版4、课程设计工作进度计划第16周：对给定题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。第17周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。指导教师（签字）日期年月日教研室意见:年月日学生（签字）：接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名：年月曰摘要本课设计了低合金刃具钢9Mn2V的热处理工艺设计。低合金冷作模具钢俗称油淬钢，主要是GB1299标准中的低合金工具钢，用于非合金工具钢淬透性不足，模具零件淬硬层浅或淬火变形较大的情况下取代非合金工具钢的场合。当这一类钢含Mn或Si的量偏低，或模具零件尺寸较大时，必须水淬，否则达不到预期效果。因此，模具零件形状复杂、淬火开裂危险性较大时，不宜采用这一类钢，低合金冷作模具钢的热处理（淬火回火）原则上与非合金工具钢基本相同低合金刃具钢的预先热处理与碳素合金钢相同，也可进行正火、退火、调质及去应力退火。9Mn2V钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好的低合金工具钢，它具有较高的硬度和耐磨性。9Mn2V钢是不含cr、Ni的经济型低合金冷作模具钢，相当于德国的90MnV8（DIN）°热处理工艺性良好，变形开裂倾向小，在100左右的热油中淬火效果更好。但是，淬透性、淬硬性、回火抗力、强度、磨裂倾向等均不如CrVMn系的钢种好。关键词：低合金刃具钢，球化退火，淬火，回火目录摘要I1、设计任务11.1设计任务112设计的技术要求12、设计方案22.19Mn2V钢热处理工艺设计的分析22.1.1工作条件22.1.2失效形式22.1.3性能要求32. 2钢种材料43、设计说明52.1 加工工艺流程53. 2具体热处理工艺53.2.1预备热处理工艺73.2.2最终热处理工艺83.2.3质量检验94、9Mn2V钢的热处理缺陷及预防或预防措施115、结束语126、热处理工艺卡片13参考文献141设计任务1 .1设计任务低合金刃具钢9M112V的热处理工艺设计1.2设计的技术要求低合金刃具钢9Mn2V是一种油冷硬化型冷作磨具钢，具有一些裂纹敏感性，锻造加热时不宜迅速加热。还具有中等程度的脱碳敏感性，加热时应采取防护措施。当钢锭有严重偏析时，应在开坏时进行均匀化处理，在室式炉加热时最好在650700进行预热，钢锭开坯时允许最高加热温度是1150,大于1吨的钢锭,可适当提高1020oC,由坯成材时加热温度应低些，一般不超过1130°C,终锻温度在开坯时应大于850,而成材时应大于800。模具企业依据需要改锻为模块时可参照成材时的锻造参数进行。锻造应严格执行变形工艺，尤其不要在低于停锻温度下锻造,避免造成裂纹，只有形状小而简单的锻件可以空冷外,其余均应立即在热砂里缓冷。经锻造缓冷后的坯件均必须在高于Acl以上的温度下通过加热退火处理，来获得满意的退火组织和硬度，钢的退火工艺见表20-2,采用等温退火法能获得比较满意的结果，但生产周期长，成本高，在生产中只能有特别要求时才应用。如为消除网状碳化物（Cm）组织，除采用高温正火方法外，当网状碳化物（Cm）组织轻微时，也可适当提高温度（1020）的退火处理，但应注意冷速要缓慢,保温时间一般为24h。9M112V的下临界点Acl为720,普通退火温度750770。等温退火的等温温度680710。等温时间45h,退火后的硬度185229HB03.淬火9Mn2V的ACm点温度为76（C,Ms=125oC,常用淬火温度780800。油冷淬火，淬火后的硬度大致在6164HRC范围。2设计方案2 .19Mn2V钢热处理工艺设计的分析2.1.1 工作条件由于9Mn2V钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好的低合金工具钢，是合金工具钢中惟一不含Ni、Cr元素的经济型钢种，适于制造各种精密量具、样板,也用于一般要求的尺寸比较小的冲模及冷压模、雕刻模、落料模等。2.1.2 失效形式冷作模具的常见失效形式冷作模具的失效形式,主要有过载失效、磨损失效、咬合失效和多冲疲劳失效四种。过载失效这是由于模具零件材料及其热处理后本身存在能力不足以抵抗工作载荷作用而引起的失效。当模具零件韧性不足时，易产生脆断或开裂；当强度不足时，易产生塑性变形而失效。例如，冷挤压模和冷徽模等易产生这种过载失效。磨损失效这是一种由于模具工作部位与被加工材料之间的摩擦磨损，导致工作部位尺寸和形状精度超差而引起的失效。例如，要求精度较高的冷挤压模和冷冲裁模等易产生这种失效。咬合失效模具工作部分与被加工材料在高压力摩擦作用下，润滑膜破裂而发生咬合，即被加工材料“冷焊”到模具零件表面上，引起两者表面质量精度超差而导致的失效。例如，拉深模、冷挤压模和弯曲模等易产生这种失效。多冲疲劳失效冷作模具多数以一定的冲击速度和能量反复作用于被加工材料上。在交变载荷作用下，达到一定的冲击次数（多发生在100O5000次）后，模具零件萌生微小裂纹（疲劳源），裂纹不断扩展后发生断裂而导致失效。例如，重载的冷挤压模和冷徽冲头等易产生这种失效。2.1.3 1.3性能要求模具的耐磨性冷作模具在工作时，表面与坯料之间产生许多次摩擦，模具必须在这种情况下仍能保持较低的表面粗糙度值和较高的尺寸精度，以防早期失效。由于模具材料的硬度和组织是影响模具耐磨性能的重要因素，因此为了提高冷作模具的抗磨性能，通常要求模具硬度高于加工件硬度30%50%,材料的组织为同火马氏体或下贝氏体，其上分布均匀、细小的粒状碳化物。要达此目的，钢中碳的质量分数一般都在0.60%以上。模具的韧性模具材料的韧性，要根据模具工作条件来决定，对于受强烈冲击载荷的模具，如冷作模具的凸模、冷徽模具等，因受冲击载荷较大，需要高的韧性；对于一般工作条件下的冷作模具，通常受到的是小能量多次冲击载荷的作用，模具的失效形式是疲劳断裂，因此模具不必具有过高的冲击韧度值。模具的强度模具的强度即指模具零件在工作过程中抵抗变形和断裂的能力。强度指标是冷作模具设计和材料选择的重要依据，主要包括：拉伸屈服点、压缩屈服点等。屈服点是衡量模具零件塑性变形抗力的指标，也是最常用的强度指标。为了获得高的强度，在模具制造过程中，要选择合适的模具材料，并通过适当的热处理工艺来达到要求。模具的抗疲劳性能冷作模具通常是在交变载荷的作用下发生疲劳破坏的，因此为了提高模具使用寿命，需要有较高的抗疲劳性能。导致模具疲劳失效的因素有：钢中带状和网状碳化物、粗大晶粒；模具表面有微小刀痕、凹槽及截面尺寸变化过大和表面脱碳等。模具的抗咬合性当冲压材料与模具表面接触时，在高压摩擦下润滑油膜被破坏，此时被冲压件金属“冷焊”在模具型腔表面形成金属瘤，从而在成形工件表面划出道痕。咬合抗力就是对发生“冷焊”的抵抗力。影响咬合抗力的主要因素是成形材料的性质，如银基合金、奥氏体不锈钢、精密合金等有较强的咬合倾向。模具材料及润滑条件也对抗咬合性有较大的影响。2. 2钢种材料低合金刃具钢9Mn2V是利用我国丰富的德、钢资源研制出来的不含铭的冷作模具钢。其中镒的质量分数高达L70%-2.00%,主要是为了提高钢的淬透性。加热时，镒的碳化物（Fe,Mn）,C易于溶解，晶粒易于长大，增加了钢材的过热敏感性。加入机可以起到抑制晶粒长大的作用，细微的VC质点能有效地细化晶粒，也能抑制二次碳化物网的析出，所以即使大尺寸的工件，中心碳化物网一般仍小于2级。总的来说，碳化物量比CrWMn钢要少，但颗粒度较大，因此耐磨性不及CrWMn钢，但仍比TlO钢的耐磨性要高67倍。碳化物不均匀性一般较好，是最容易锻造和机械加工的工模具钢。铺有促进树枝状偏析的倾向，轧制成材后有时出现呈骨骼状分布的碳化物堆集，是促成工模具开裂失效的内在因素，但毕竟出现的几率不是很的。3设计说明3.1加工工艺流程低合金刃具钢9Mn2V的热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程：下料一锻造一球化一退火一机械加工一淬火一回火一精磨一成品检验。9M2V钢属于高碳钢，其成分如下表3.1.表3.19Mn