65Mn犁铧片热处理工艺的设计
§1 热处理工艺课程设计的目的
热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
因此，本课程设计要求我们综合运用所学知识来解决生产实践中的热处理工艺制定问题，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，夹具的设计等。要求我们设计工艺流程，这需要翻查大量的文献典籍。如何灵活使用资料、手册，怎样高效查找所需信息，以及手册的查找规范和标准等，均不是一蹴而就的事情，需要我们在实践中体会并不断地总结，才能不断进步。
材料热处理工艺课程设计是培养材料专业学生在热处理原理方面能力的重要环节，纸上谈兵是经不起考验的，扎实的理论唯有通过实践才能够证明，且科学的实践能够有效巩固甚至发展原有的理论，因此，本课程设计通过给出20余种不同牌号的材料，要求学生以个人（允许讨论）或组队的方式完成热处理工艺的设计，对学生巩固已学热处理知识、学习使用工具书、增强团队合作意识等是大有裨益的。
§2 零件的技术要求及选材
2.1 65Mn犁铧片的服役条件及可能的失效形式
犁铧片的损坏形式主要有土壤颗粒磨损、铧尖折断和铧刃崩裂。犁铧
磨损后则刃口变钝，耕地的深度减小，耕作的效果差。而犁铧在耕作过程中，大多与土壤中的砖块、沙粒、石块或其他硬物相撞，会造成犁铧的损坏和疲劳破坏，以及腐蚀磨损产生凹坑与龟裂。
图1犁铧片示意图
2.2材料的选择及其技术要求
犁铧片是铧式犁重要的基础部件，农业耕作使用犁铧尖凿破土层，在动力作用下，铧刃耕入土层一定深度，沿沟底和沟壑将土地铲起和切断土中的植物茎、作物的残根，铧尖部是将土左右分开，铧面和铧壁的共同作用把土抬起、挤碎并反转覆盖在地面上，从而达到翻耕土壤的目的。因此要求铧尖锋利、整体具有足够的强度和韧性，而且具有高的硬度和高的耐磨性，保证其有长的使用寿命，使用过程中才能抵抗周期性的冲击和震动、振动。 技术要求
热处理后的局部工作硬度为52~60HRC，其余部分硬度不小于38HRC,显微组织为回火马氏体；工作部分必须有高的耐磨性和一定的韧性抗拉强
度 ，避免在加热时氧化脱碳现象。
为了控制犁铧片热处理变形，主要采取以下四个措施: 1.选用弹簧钢65Mn
2.犁铧片在加热和冷却过程中，应当垂直吊挂，彼此有适当的间距，叠压
后要用夹具压紧回火，确保变形量符合要求。 3.采用淬火压床，必要时采用反变形措施。
4.尽管犁铧片的硬度范围子48~60HRC，在同一件产品上的硬度差硬应小于5HRC，否则将造成零件的硬度不均和变形的增大。
2.3化学成分及合金元素的作用
2.3.1 65Mn钢主要化学成分为：
W(C)=0.62%~0.70%,w(Mn)=0.90%~1.20%,w(Si)=0.17%~0.37%, w(Gr)≤0.25%
2.3.2 65Mn所含元素的作用：
碳 主要与硅、铬(碳化物的形成元素)等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及红硬性。
硅 能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。该钢中的Si不与C结合，它在相变点（Ac1）以上则完全溶入奥氏体，提高了过冷奥氏体在贝氏体转变区域的稳定性，同样也能明显提高该钢的淬透性。
铬 铬的碳化物在淬火加热时几乎全部溶于奥氏体，从而提高过冷奥氏体的稳定性和钢的淬透性，同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。
锰 锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化，一部分锰也溶于Fe3C
中，形成合金渗碳体，锰还能增加珠光体相对量，并使它变细，从而提高钢的强度。锰能与S化合成为MnS，以减轻S的有害作用。
§3 热处理工艺课程设计的内容及步骤
3.1相变点的确定
65Mn钢是常见的弹簧钢，是在淬火和回火状态下具有高弹性的钢，其相图较复杂并查找资料，可确定的65Mn相变点
表1 制定的相变点表 项目 Ac1 Ac3（或Acm） 温度/℃ 726 765 689 270 741 Ar1 Ms Ar3
3.2 热处理工艺 3.2.1工艺流程
3.2.1.1用65Mn制作犁铧片的工艺流程为：毛坯→淬火→低温回火 3.2.1.2淬火及回火示意图：
图2 犁铧片的热处理工艺示意图
热处理流程：预热→加热→冷却→检查硬度和金相组织→低温回火→检查硬度
热处理后犁铧片的技术要求有： ① 淬火后得到的显微组织为马氏体； ② 回火后得到的显微组织为回火马氏体；
③ 基体平面硬度为52~60HRC，检查部位在犁壁处。
3.2.2热处理工艺参数的制定
将井式电阻炉开启加热到830℃，待炉温稳定在830℃，再将犁铧片按一定工装方式置入炉内，淬火保温时间50min,然后后用夹具将犁铧片侵入水中淬火，获得片状马氏体，片状马氏体在空间形态呈双凸透镜，在光学显微镜下则呈针状货竹叶状，马氏体片之间不平行，呈一定角度分布；片状马氏体的亚结构主要是孪晶。淬火的目的是提高零件的硬度、强度和耐磨性。淬火保温时间根据时间计算公式τ=a×K×D计算。
将井式电阻炉开启加热到190℃，待炉温稳定在190℃，再将犁铧片按原工装方式置入炉内，保温120～150min,保温后用夹具将犁铧片拿出并放置在空气中冷却，冷却后获得回火马氏体，回火的目的是减少或消除淬火应力，提高韧性塑形，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合。（淬火钢回火时硬度总的变化趋势是随着回火温度升高，钢的硬度连续下降。但含碳量大于0.8%的高碳钢在100度左右回火时，硬度反而略有升高，这是由于马氏体中碳原子的偏聚及@-碳化物析出引起弥散硬化造成的。在200~300度回火时，硬度平缓下降。这是由于一方面马氏体分解，使硬度降低，另一方面残余奥氏体转变为下贝氏体或回火马氏体，使硬度升高，两者综合影响的结果。回火温度超过300度以后，由于@-碳化物转变为渗碳体，共格关系被破坏，以及渗碳体聚集长大，使钢的硬度呈直线下降。）
热处理工艺课程设计65Mn犁铧片 - 图文
