1、10365Mn 锯片不同淬火工艺性能的对比【摘 要】65Mn 钢具有较高的硬度，淬透性好，脱碳倾向少，切削性好等优点，但它有过热敏感性，易产生淬火裂纹，并有回火脆性，65Mn 钢板、钢带用途广泛，主要用于制造各种板簧、弹簧片、刀具、制造圆锯片等。【关键词】65Mn 盐浴淬火 电热箱式淬火1.引言65Mn 钢圆锯片基体的淬火变形，是影响产品质量和成品率的关键。研究发现，原材料的带状组织和淬火工艺的不合理是造成锯片基体淬火变形的两个主要原因。大致根据基体的使用要求和实际情况，对基体的技术参数要求规定了宏观的技术标准：基体的硬度要在 HRC3745 之间，基体的平面度要在15mm 之间。从微观的金相
2、组织而言，基体的使用组织应是回火屈氏体，通过增加正火，控制淬火参数，改变淬火方法，达到了减小热处理变形的目的。国产金刚石锯片基体（以下简称基体）多数采用 65Mn 钢板制造，其技术关键在于热处理的质量，而热处理的关键在于淬火时既要保证基体淬硬，又不能产生大的变形。目前，基体的热处理淬火常用的有两种方法：一种是盐浴炉垂直加热，另一种是电热箱式炉平放加热。盐浴炉加热温度较为均匀，平行度、平直度、硬度较好，氧化铁能够完全脱落。箱式炉加热淬火方式普遍采用出炉后立即垂直入油冷却，然后在 Ms 点上下浮动（30-50）左右，淬火压床加压冷却到室温。淬油时加速冷却的方式也有两种：一种是移动基体；一种是在油池
3、内加喷油管。这种方式可以保证两面同时冷却，但却由于油循环能力有限或相对移动速度较小而使得基体的冷却效果不佳。根据以上两种淬火方式进行不同厂家的工艺对比，以期望将其变形得到有效的控制，回火后硬度 HRC 4045。2.65Mn 成分与性能我公司生产 65Mn 钢板参照（GB/T699）其主要化学成分见表 1、性能参照表 2。表 1 65Mn 钢锯基的化学成分(质量分数)w（）化学成分（熔炼成分） ，%牌号C Si Mn P S65Mn 0.640.68 0.200.28 0.901.10 0.020 0.015表 2 65Mn 钢锯基的原材料硬度及力学性能硬度 HRC SMPa bMPa 5（）
4、2124 530630 735850 1730经测定，65Mn 钢的相变临界点为：Ac1726，Ac3765，Ms2703.锯片生产工艺流程工艺流程：切割下料钻中心孔粗平钻工艺孔粗车铣水口槽热处理粗平粗磨复平精磨精平滚压倒角入库4.淬火工艺盐浴淬火设计参数及工艺见 4.1，电热管箱式炉设计参数及工艺见 4.2。4.1 盐浴淬火设备及工艺试验设备仪器：外热式坩埚盐浴炉，清洗水槽(可加热至 100)2 个，油槽(可利用车间原有的回火用油炉)，通气泵(或氧气瓶)、及不锈钢通气管，20#、32#机油。盐浴淬火工艺：除油预热(形状复杂的少数工件可在 35050预热，部分工件不必预热)硫氮碳或氮碳共渗(5
5、7010，10-180 分钟)空冷或水冷第一沸水槽煮去(或 Y-1 盐等温去氰)残盐自来水冲洗104第二沸水槽漂洗、烫干热油浸渍(16040，15 分钟)。首先在箱式炉中进行 250，5min 的预热，随后取出试样放入 840的盐浴炉中加热 2-3min，出盐浴炉，迅速放入张开的淬火夹具中，夹紧，垂直淬入油中，3-5min 后取出，叠放入回火夹具中，夹紧，进行 450，4h 的加压回火。图 1 夹板图采用盐浴炉加热并使用淬火夹具，金钢石锯片基体淬火工艺采用自由加热、加压淬油冷却的方式。为减少基体的加热变形和内应力，基体应先进行低温预热，为减少基体氧化和脱碳的倾向，宜采用盐浴炉加热。为有效地实现
6、加压淬火油冷却，关键在于设计出简易合理的淬火夹具。夹具设计时主要考虑如下几个方面：夹具应有足够的厚度和一定的平面度及加工精度。夹具的平面度和精度是限制基体淬火变形的主要，保证如果夹具的厚度不够，在使用中易受加热后的基体热量传导作用而发生变形，破坏夹具原来的平面度而失去对基体淬火变形的限制作用。夹具必须有足够的热量传递能力。图 2 盐浴热处理曲线4.2 盐浴淬火锯片金相65Mn 锯片表面显微组织形貌 200X 65Mn 锯片表面显微组织形貌 500X10565Mn 锯片高倍组织形貌 5000X 65Mn 锯片高倍组织形貌 10000X图 3 金相利用扫描电子显微镜对以上 4 个试样的高倍显微组织
7、进行了观察，金相图片为带有马氏体位向的回火屈氏体组织，硬度 45HRC，属正常的淬火+中温回火组织。4.3 电热箱式淬火设备及工艺热处理设备：箱式加热炉（130kW） 、井式回火炉（120kW） 、齿轮泵、50t 淬火压床和 200t 淬火压床。淬火用油：32#机油，快速淬火油。电热箱式淬火工艺：采用箱式加热炉 880正火 15min，在 850淬火 10 min，冷却方式直入压床直接淬火，回火温度在 4006h，由于锯片种类不同厚度不同回火温度也有所变化，波动范围 380-540。在试验中我们优先采用 850淬火，并通过计算和试验发现，保温 1015min 已足以达到奥氏体均匀化的目的，于是
8、确定试验中采用 8501015min 淬火。淬火前增加正火工序再实施压淬，在淬油 12s后停油，并恒压 8min（锯基温度约在 90左右） ，升起油压机，发现锯基基本无变形。后又接着压下一直冷却到室温，再次升起油压机，锯基仍然无变形也无压裂现象。后连续按此工艺进行，效果相同。用里氏硬度计对淬火后的全部锯基进行硬度试验，每片均测试两面，每面随机测试，发现硬度很均匀，在502HRC 范围内。图 4 电热箱式热处理曲线在 850以下，随着奥氏体化温度的升高，洛氏硬度值逐渐升高，但是在 790850之间洛氏硬度值变化不是非常明显，HRC 在 60 左右。这是由于随着淬火加热温度升高，碳在奥氏体中的溶解
9、更为充分，奥氏体均匀化程度更好，使得钢的淬透性增加所致。在 850以上，随着奥氏体化温度的升高，硬度值有所降低。这主要是由于 65Mn 的过热敏感倾向较大，随加热温度升高，奥氏体晶粒粗化，淬火得到粗大的马氏体组织。电热箱式锯片金相保温 8min 930700时间/min90 油淬温度/106(b)图 5 金相利用扫描电子显微镜对以上 4 个试样的高倍显微组织进行了观察。试样扫描电子显微组织，图 a Fe3C 发生聚集长大，铁素体发生多边形化，由针片状转变为多边形，这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状 Fe3C 的组织称为回火索氏体(回火温度为 500-650)；图 b 保持马氏体形态的铁素体基
10、体上分布着细粒状组织，称之为回火托氏体(回火温度为 350-500)，图中布什硬度值均偏低，平均值在 38-42HRB。5.分析5.1 锯基应力状态分析：淬火变形是由于锯基的内应力引起的，经分析其内应力可能有以下几个方面：原材料轧制后未退火；原始材料的带状组织淬火变形引起组织应力；淬火冷却方式不合理，从而引起热应力。5.2 经上述金相及性能对比，盐浴炉处理锯片组织、性能都要好于电热箱式。6.结论本文分析比较了唐山国丰钢铁公司生产的 65Mn 热轧卷板在不同淬火工艺下的金相、性能对比，采用盐浴处理，在淬火前，增加正火工序可以明显减小变形，压淬方式，可有效地控制淬火变形，稳定产品质量，提高工作效率，减小劳动强度，采用盐浴正火和压淬工艺可以减少两道粗平工序；同时使回火后的平面度小于 0.4mm，硬度均匀，无开裂现象，使成品率得到提高。参考文献1 崔忠圻，金属学及热处理，1998。2 吴伟志，王小辉，金刚石锯片基体的热处理工艺 期刊论文- 石材 2008(04)。3 张羊换，刘宗昌，65Mn 圆锯片热处理工艺及力学性能的研究，热加工工艺，1994（6）：33。4 何同平，65Mn 钢弹簧片的热处理工艺改进， 1994(11)。(a)(d)(c)
