w18cr4v喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定

w18cr4v喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文)开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 所属院 姓名 学号 班级 系专业 指导教所在部职称 师 门 毕业设 计(论W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定 文)题目 题目类工程设计(项目)? 论文类? 作品设计类其他? 型 ? 一、选题简介、意义 根据W18Cr4V喷油嘴嘴芯在市场的使用性能，综合企业在这方面的热处理工艺。通过对W18Cr4V喷油嘴嘴芯热处理工艺 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 为例，分析W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺对性能的影响，从而研究它最好的一套热处理工艺，为企业简化工序、节省时间和能源消耗。 www.bysj580.com 二、课题综述 本论文课题----W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定，高速钢W18Cr4V是一种高合金工具钢，钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素，其总量超过10%. 特点是红硬性和耐磨性高，淬透性好，并且具有一定的韧性，在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具。在产品使用中，决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定。W18Cr4V是高速钢 热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860,880?。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800,850?预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1270,1280?，后油冷。工厂均采用盐炉加热。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2,3次回火，回火温度560?，每次保温1小时。 第 1 页 共 27 页 三、设计(论文)体系、结构(大纲) 一、绪论 二、喷油嘴嘴芯的工作环境和主要失效形式 2.1 喷油嘴嘴芯的工作环境 2.2 喷油嘴嘴芯的主要失效形式 三、W18Cr4V喷油嘴嘴芯材料分析 3(1 W18Cr4V的化学成分及特性 3(2 W18Cr4V合金元素作用 3(3 W18Cr4V的组织结构及物理性能 3(4 W18Cr4V的主要用途 四、W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定 4(1 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的加工工艺路线 4(2 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的预备热处理工艺制定 4(3 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的最终热处理工艺制定 五、 W18Cr4V喷油嘴嘴芯热处理设备的选择 六、喷油嘴嘴芯常见的热处理缺陷和预防 七、W18Cr4V喷油嘴嘴芯的性能检测 八、热处理工艺卡 九、结论 参考文献 指导教师意见: 院(系)审批意见: 签字: 签章: 年 月 日 年 月 日 毕业设计(论文)任务书 第 2 页 共 27 页 毕业设计(论W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制 题目来源 企业 文)题 目 定 职所在部门 指导教师 称 学号 班 级 学生姓名 课任务序号 任务内容 任务成果(论文附件) 题 1 查阅资料 资料清单(参考文献) 需 2 企业调研 要 完3 编制热处理工艺卡 热处理工艺卡一份 成 4 撰写论文( 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书) 论文(说明书)一份 的 任 务 序号 内 容 时 间 安 排 课1 查阅资料 题 2 企业调研 计 3 编制热处理工艺卡 划 4 撰写论文(说明书) 安 5 论文修改、准备答辩 排 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 答辩 时间 签名: 课题申报 开提意见 签名: 答辩小组审核意见 签名: 第 3 页 共 27 页 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定 摘要:通过对W18Cr4V钢喷油嘴嘴芯工作环境和主要失效形式的分析,研究制定了W18Cr4V钢喷油嘴 嘴芯的预备热处理和最终热处理工艺,分析了喷油嘴嘴芯常见的热处理缺陷和预防措施,制定了喷油嘴嘴 芯的热处理工艺卡。 关键词:W18Cr4V钢,喷油嘴嘴芯,热处理,工艺制定 W18Cr4V nozzle mouth core set of heat treatment technological Abstract:The mouth core W18Cr4V steel nozzle working conditions and failure forms of analysis, Study and establish the W18Cr4V steel nozzle mouth core preliminary heat treatment and final heat treatment technological， Common heat treatment defect nozzle mouth core was analyzed and preventive measures,Formulated the nozzle mouth core heat treatment technological card. Keywords: W18Cr4V steel ;Nozzle mouth core ; Heat treatment; technological design 第 4 页 共 27 页 目 录 一、绪论........................................................6 二、喷油嘴嘴芯的工作环境和主要失效形式..................8 2(1喷油嘴嘴芯的工作环境....................................8 2(2喷油嘴嘴芯的主要失效形式................................8 三、W18Cr4V喷油嘴嘴芯材料分析 ............................9 3(1 W18Cr4V的化学成分及特性.................................9 3(2 W18Cr4V合金元素作用....................................10 3(3 W18Cr4V的组织结构及物理性能............................11 3(4 W18Cr4V的主要用途......................................12 四、W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定...................12 4(1 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的加工工艺路线........................12 4(2 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的预备热处理工艺制定..................12 4(3 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的最终热处理工艺制....................15 五、W18Cr4V喷油嘴嘴芯热处理炉设备的选择..................19 六、喷油嘴嘴芯常见的热处理缺陷和预防......................20七、W18Cr4V喷油嘴嘴芯的性能检测............................21 八、热处理工艺卡................................................23 九、结论.........................................................24 参考文献.........................................................25 第 5 页 共 27 页 第 6 页 共 27 页 一、绪论 喷油嘴是现在汽车用的一个简单的电磁阀，当电磁线圈通电时，产生吸力，针阀被吸起，打开喷孔，燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出，形成雾状，利于燃烧充分。以前柴油机用的喷油嘴是机械控制的，机械式柴油喷嘴是通过控制精密偶件(针阀、针阀体)实现工作的。其本身是一个常闭阀(常闭阀的意思是当没有输入控制讯号时，阀门一直处于关闭状态);而常开阀则是当没有输入控制讯号时，阀门一直处于开启状态，由一个阀针上下运动来控制阀的开闭。当控制讯号下达喷油指令时，其电压讯号会使电流流经喷油嘴内的线圈，产生磁场来把阀针吸起，让阀门开启好使油料能自喷油孔喷出。喷射供油的最大优点就是燃油供给之控制十分精确，让引擎在任何状态下都能有正确的空燃比，不仅让引擎保持运转顺畅，其废气也能合乎环保法规的规范。其形状外观、端面见下【图1嘴芯(端面)、图2嘴芯(外观)】。其喷油嘴嘴芯零件(图见3)。 图1 嘴芯,端面, 图2 嘴芯,外观, 第 7 页 共 27 页 图3 喷油嘴嘴芯零件图 高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。 W18Cr4V高速钢是一种高合金工具钢 ,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素,其总量超过10%.特点是红硬性和耐磨性高 ,淬透性好,并且具有一定的韧性,在 第 8 页 共 27 页 实际生产中常用来制造刃具和冷作模具。在产品使用中,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定。 二、喷油嘴嘴芯的工作环境和主要失效形式 2(1 喷油嘴嘴芯的工作环境 喷油嘴属于精密偶件，配合精度要求很高，因此需要良好的尺寸稳定性。由于处于一定的配合间隙下工作，所以应尽量避免因为磨损而导致零件失效。喷油嘴属于燃烧室的顶部还需要一定的耐热性和抗回火稳定性，还要求热处理变形小。 2(2 喷油嘴嘴芯的主要失效形式 承受动力载荷和热载荷的喷油嘴偶件，由于动力机械、物理和化学等方面的原因而过早失效。其失效形式最常见的是卡死或雾化不良，造成原因除了加工制造水平、安装、调整、使用和维修不当有关外，热处理也是一个重要原因，而对热处理所造成的失效因素归结为磨损。 喷油嘴是靠针阀和针阀这两个作相对运动来实现其运作的，从喷油嘴工作情况来看主要包括一下四个方面的磨损。 2.2.1磨料磨损 W18Cr4V高速工具钢制造的针阀硬度为大于60HRC。在喷油嘴服役过程中，特别是在使用条件差的农用拖拉机上，燃油中不可避免的带有一定量的细土尘埃及机械杂质微粒，无疑要对接触的工作面产生磨削磨损，从而破坏了工作面的几何精度和表面粗糙度，导致喷油嘴卡死，漏油而失效。无论哪一种材料的喷油嘴，如工作面表层保留有低硬度的屈氏体、贝氏体和非马氏体的黑色组织和脱碳层，那就会加速喷油嘴磨损而提前失效。而铬、镍渗碳钢针阀体工作面表层有细马氏体和硬相的合金碳化物，对提高相对耐磨性是有利的。 2.2.2粘着磨损 由于喷油嘴径相间隙小，不可避免的产生导向面金属的直接接触而发生摩擦。同时，座面受到周期性启闭冲击，使较小的接触面上承受高载荷，针阀和针阀体碰撞摩擦的瞬时高温及高动力载荷所产生的粘着力导致工作面发生塑性变形，因而发生工作面拉毛及产生暗色的伤痕、卡死和漏油的故障也就随之而来。毕业设计论文代做平台 www.bysj580.com 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考QQ 3139476774 QQ3449649974 第 9 页 共 27 页 2.2.3疲劳磨损 喷油嘴服役过程中所承受的是循环变动应力，零件疲劳从最大应力处开始产生裂纹并有疲劳剥落。表面浸有润滑油时，将加速裂纹的扩展，由于渗入微裂纹中的由分子的表面张力对微裂纹有劈开的作用。同时，摩擦过程中，当裂纹裂口被移动凸起面封住的瞬间，裂纹中的油将以很大的挤压力迫使裂纹扩展。裂纹扩大到一定程度时，在重复载荷作用下将使剥离层断裂，表面留下麻斑凹痕特征就是疲劳磨损造成的。因此在设计时，对针阀要求一定的接触疲劳强度。 2.2.4磨蚀磨损 燃油中硫、硫化氢、水及然后中不完全燃烧产物构成的腐蚀介质与喷油嘴导向面、座面发生化学反应，反应物在运行中很快磨去，如此循环反复，破坏了工作面的几何精度和表面粗糙度，导致喷油嘴失效。在这里也有腐蚀后产生的氧化铁又成了磨料，于是磨料磨损同腐蚀磨损相互加剧产生，促使零件失效，在失效的喷油嘴轴向表面所观察到的麻坑很可能是磨蚀磨损所致。 由于磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损和磨蚀磨损叠加综合影响着喷油嘴的导向表面、座面、喷杆和喷孔，从而使喷油嘴的几何尺寸，精度和表面粗糙度遭到破坏，锥形环带接触面加宽，升程增加密封值下降，卡死和漏油的失效形式也就随之产生。 三、W18Cr4V喷油嘴嘴芯材料分析 3(1 W18Cr4V的化学成分及特性 表1 W18Cr4V钢的化学成分(%) C Si Mn W Cr Mo S V 3.801.0 ,, 0.7, ? 17.5,?0.4 ?0.30 ?0.03 4.4 1.4 0.8 0.4 19 W18Cr4V钢中，碳的含量为0.70%,0.80%，它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物，又要有一定的碳量溶于高温奥氏体中，使淬火后获 第 10 页 共 27 页 得碳含量过饱和的马氏体，以保证高硬度和高耐磨性，以及良好的热硬性。 (1)由于W18Cr4V钢中加入大量W、Cr、V、元素，使Fe-C相图中的ES线上升并左移，所以钢中出现大量的共晶莱氏体碳化物，其组织形态有直接影响钢的性能及使用。故W18Cr4V钢需经反复锻造加工，使其组织中出现的铸态鱼骨状态共晶碳化物碎裂成细小的碳化物颗粒，并呈弥散分布，才能使用。(2)W18Cr4V钢中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性，固溶于基体强化基体组织，并改善钢的回火稳定性;同时形成Cr的碳化物作为钢的强化相。(3)W18Cr4V钢中加入W、V元素主要是形成碳化物，作为钢中的强化相，提高钢的强度、硬度与耐磨性;同时细化晶粒，改善钢的韧性。尤其是V元素细化晶粒作用较强。(4)W18Cr4V钢在奥氏体化时，W、V元素可随时使碳化物少量的固溶于奥氏体中，进一步提高钢的淬透性，同时冷却后存在于基体组织中，强化基体组织和提高钢的回火稳定性。(5)W18Cr4V钢中加入大量的C、W、Cr、V元素，会使马氏体相变开始点下移，淬火后组织中存在大量的残余奥氏体，在经回火冷却时会转变成马氏体，即出现二次淬火现象。而淬火组织中的马氏体因溶有大量的W、Cr、V元素，使其保持相当稳定。在270?回火时才有碳化物ε相析出，至400?，碳化物ε转变为FeC相并进行聚集，此时马氏体硬度下降。回火温度升至400?以3 上，开始生成特殊碳化物，400?至500?，主要析出铬的碳化物。500?至600?，部分FeC重新溶解而而在回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳化物，是硬度3 回升，即出现二次硬化现象。由于回火马氏体中溶有大量的W、Cr、V元素，使回火马氏体保持较高的硬度，而析出的碳化物聚集的速度较缓慢，因而会产生显著的红硬性。(6)W18Cr4V钢中加入W元素可以消除钢的回火脆性。(7)W18Cr4V钢中存在有少量的Si、Mn、Mo元素，除提高淬透性外，主要也固溶于基体组织中，起到强化基体组织和改善钢的回火稳定性的作用。 3(2 W18Cr4V合金元素作用 在钢中，碳主要与铬、钨、钼和钒(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。 钨是提高红硬性的主要元素，它在钢中形成碳化物。加热时，一部分碳化物溶入奥氏体，淬火后形成含有大量钨及其他合金元素、有很高回火稳定性的马氏 第 11 页 共 27 页 体。在回火时，一部分钨以碳化物的形式弥散析出，造成二次硬化。在加热时，未溶的碳化物则起到阻止奥氏体晶粒长大的作用. 钒与碳的结合力比钨或钼大，碳化物很稳定，淬火加热时高温下才可溶解，能显著阻碍奥氏体晶粒长大，从而细化晶粒，降低过热敏感性。并且碳化钒的硬度高，颗粒细小、均匀，对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响但也给磨削加工带来困难，同时回火时钒也引起二次硬化现象。 铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度，在淬火加热时，Cr溶入到奥氏体中，使得奥氏体稳定性提高，从而增加高速钢的淬透性能，4%含量的Cr就可以满足高速钢的淬透性能要求，Cr还在一定程度上提高了高速钢的抗腐蚀能力和抗氧化脱碳能力。 钴能显著提高钢的热硬性和硬度。 3(3 W18Cr4V的组织结构及物理性能 3.3.1组织结构 W18Cr4V的铸态组织包括呈骨骼状的、碳化物片状与马氏体或屈氏体相间排列的莱氏体，以及黑色组织(δ偏析) 和白色组织(马氏体和残余奥氏体)。高速钢的铸态组织和。化学成分尤其不均匀，而且热处理也不能改变，因而必须进行压力加工，将粗大的共晶碳化物打碎，并使其均匀分布，然后再用以制造各种刃具及模具。高速钢中碳化物数量很多且不均匀，因此需要改善原始碳化物的分布状态，采取的措施:降低浇注温度，改善锭为扁锭以较少粗大共晶莱氏体;向钢液中加入合金元素Zr、Nb、Ti、Ce等变质剂，增加结晶合金数量，细化共晶碳化物;在钢液结晶过程中，加超声震荡或电磁搅拌，采用连续铸造法。铸锭里粗大的碳化物无法用热处理的方法消除，只能通过锻造并反复墩拔的方法将其击碎，使它分布均匀。如果碳化物分布不均匀，会严重影响刃具的使用性能。如淬火加热时，碳化物稀少的奥氏体晶粒易粗化，淬火开裂倾向大，而碳化物密集区脆性大。另外，粗大的碳化物在加热时溶解少，使附近奥氏体合金度低，热处理后刃具的强度、硬度、耐磨性、韧性和热硬性都很差，在使用过程中容易发生崩刀或加速磨损，导致刃具早期失效。锻造或轧制后，为防止过多的马氏体组织，应缓慢冷却，以防止产生高的应力或开裂。 第 12 页 共 27 页 3.3.2物理性能 W18Cr4V钢临界温度如下表2: 表2 ,18Cr4V钢临界温度 临界点 Ac A Ar 1cm 1 温度(近似值/?) 820 1330 760 ,18Cr4V钢的密度为8.70g/cm?，在温度为200?时其物理性能如下表3: 表3 温度为200?时其物理性能 膨胀系数 导热率 电阻率 -6-1-611.9×10? 25.9W/(m?K) 0.53×10Ω?m 3(4 W18Cr4V的主要用途 W18Cr4V为钨系高速钢，具有高的硬度、红硬性及高温硬度。其热处理范围较宽淬火不易过热，热处理过程不易氧化脱碳，磨削加工性能较好。该钢在500?及600?时硬度分别保持在57,58HRC及52,53HRC，对于大量的工件一般的被加工材料具有良好的切削性能。 W18Cr4V被广泛的用于车刀、铣刀、拉刀、绞刀、插尺刀、钻头、丝锥等工业刀具，此外还常用于高温轴承，以及某些要求特别耐磨的冷作模具，如冷挤压模、冷镦冲孔模等。 四、W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热处理工艺制定 4(1 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的加工工艺路线 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的加工工艺路线为: (1)锻造?二级等温退火?机加工?分级淬火+三次回火?磨削加工 (2)锻造?球化退火?机加工?等温淬火+三次回火?磨削加工 比较以上两点选择一个较好的加工工艺路线。由于W18Cr4V是高速钢，具有较高的硬度、耐磨性和高耐热性。在其预备热处理时采用等温退火可以缩短球化退火时间。在淬火时采用分级淬火是为了减少淬火应力，降低变形量。综上所述，应选择第一点作为W18Cr4V喷油嘴嘴芯的加工工艺路线。 第 13 页 共 27 页 4(2 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的预备热处理工艺制定 高速钢加热时很容易发生过烧，接近此温度范围的锻造很容易出现碎裂，应严格控制其加热温度。W18Cr4V属于高合金钢，其特点是升温速度慢,锻造温度范围窄。始锻温度为1100,1150?，终锻温度为900,950?。 W18Cr4V喷油嘴嘴芯采用二级等温退火工艺，这样可以缩短球化退火时间。第一级退火温度选择在比Ac高30,50?，在此温度下片状或大颗粒碳化物断裂1 为许多细小的点状碳化物，弥散地分布在奥氏体基体上加热温度不宜超过880?。否则，奥氏体含碳量和含合金量增加，导致奥氏体在珠光体区域冷却时稳定性增大，不能充分进行珠光体转变，使退火后硬度偏高。第二级退火温度应选择在曲线的拐弯处，约740,750?，此时奥氏体最不稳定，最容易进行珠光体转变。高速钢锻造以后必须经过退火处理，其目的不仅在于降低钢的硬度，以利于切削加工，也为以后的淬火做好组织准备。经过退火后的金相组织，是细小的球状碳化物均匀分布在索氏体的基体上。 在保温阶段加热停留的时间，决定着零件热处理的质量。W18Cr4V喷油嘴嘴芯的热等温退火保温时间如下公式计算: t=αkH 式中 t--保温时间(min); α--钢在不同介质中加热时的保温系数(min,mm);(见如下表4) --零件装炉方式调整系数;(见如下图4) K H--零件有效厚度(mm)。(见如下表5) 各参数决定如下: 1)装炉修正系数k的确定: 第 14 页 共 27 页 图4 装炉修正系数k 2)钢在不同介质中加热时的保温系数α确定: 表4 钢在不同介质中加热时的保温系数α 在,650?780,900?770,880?1050,材料种类 直径(mm) 气体介质中气体介质中盐浴介质中1300?盐浴 加热 加热 加热 介质中加热 高速钢 , , 0.8,1.0 0.4,0.5 0.14,0.25 3)零件有效厚度H的确定: 下表为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数表，有此可计算出工件的有效厚度。毕业设计论文代做平台 www.bysj580.com 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974 表5 零件有效厚度H 工件形状 特征尺寸s 形状系数k 第 15 页 共 27 页 球 球径 0.7 立方体 边长 0.7 圆柱 直径 1.0 菱形 边长 1.0 板 厚度 1.5 因为喷油嘴是圆柱体，所以形状系数应选择K=1.0来计算。 钢的硬度为207,255HBS，适于机加工。W18Cr4V钢锻件二级等温退火工艺曲线见图5。 图5 W18Cr4V钢锻件二级等温退火工艺曲线 W18Cr4V的预备热处理采用二级等温退火热处理工艺，将其加热到860-880?，保温一段时间然后随炉冷却。其目的是为了消除残余应力，降低硬度改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。硬度要求达到207,255HBS。 4(3 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的最终热处理工艺制定 4,3.1淬火工艺的制定 W18Cr4V钢的淬火温度应考虑三个因素。首先，应使钨、铬、钒尽可能多的 第 16 页 共 27 页 溶入奥氏体内，以充分发挥合金元素的作用;其次，应使淬火后的硬度尽可能高些，以强化钢的基体;再次，晶粒不能太大，以免降低回火后钢的机械性能。因此高速钢的淬火工艺比较特殊:即经过两次预热、高温淬火，然后二次硬化峰值或稍高一些的温度进行三次回火。高速钢淬火加热温度大多数在1200?以上，如果降低淬火温度，可以获得很细的晶粒组织，从而提高了钢的韧性。但是，W18Cr4V钢的温度不宜太低，因为淬火温度过低，如果先预热，可缩短在高温处理停留的时间，这样可以减少氧化脱碳及过热的危险性。淬火后的组织为:淬火马氏体、剩余合金碳化物和大量残余奥氏体。高速钢第一次预热温度500,600?，可烘干工件上的水分;第二次预热温度在800,850?，使索氏体向奥氏体的转变可在较低温度内发生。W18Cr4V钢的淬火温度应选择在1270,1280?范围内。既保证了有较多的钨、铬、钒溶入奥氏体，使钢具有较高的强度和红硬性，又保证了奥氏体晶粒不致长的太大。 淬火常采用分级淬火和等温淬火，一般不采用空冷淬火，因为空冷时工件表面易氧化，在冷却过程中会析出二次碳化物，降低淬火硬度和红硬性。高速钢淬火冷却通常采用油冷。分级淬火是为了减少淬火应力，降低变形量，分级淬火后的组织为马氏体、粒状碳化物和残余奥氏体，它使残余奥氏体量增加20%,30%，使工件变形、开裂倾向减小，强度、韧性提高。温度为580,620?，分级淬火的分级温度停留时间一般不宜太长，否则二次碳化物可能大量析出。对于小型或形状简单的工件可采用油淬，而对于变形要求高的工件应采用分级冷却，以减小变形与开裂。 淬火的目的:充分发挥材料的各种综合性能，提高强度、硬度、耐磨性、接触疲劳性能，并为回火提供优良的马氏体组织，以便最终获得最佳综合强韧化的性能。 (1)、淬火加热温度的选择 淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。W18Cr4V 钢的淬火温度比普通的合金工具钢要高很多，达到 1200?以上，一般取1270,1280?，淬火之后W18Cr4V钢的硬度在61HRC以上。若淬火加热温度过低，奥氏体中的合金碳化物溶解较少，奥氏体中的碳元素和合金元素的含量不足，淬火后得不到高的红硬性和高的硬度，即欠热现象。 第 17 页 共 27 页 (W18Cr4V钢淬火欠热组织如图 6) 随着淬火加热温度变高，碳化物在奥氏体中的溶解量会逐渐增加，这是因为在950,1100?加热时，铬元素的碳化物才可以完全溶入奥氏体中;钒元素的碳化物要在 1100,1200?才能够迅速溶解，从而使奥氏体中的钒的含量可以达到0.75%左右;钨元素的碳化物溶解则在较宽的温度范围内进行，一般为950,1325?，在1200,1250?范围内溶解速度最快，在1270,1280?加热时奥氏体中合金化最充分。由此，W18Cr4V钢淬火后马氏体中可固溶大量合金元素，回火时可以析出高弥散度、高硬度的碳化物，从而使钢具有很好的力学性能 。但是若淬火加热温度过高，晶粒将会显著长大，可能引起过热或过烧。 图6 W18Cr4V钢淬火欠热组织 W18Cr4V钢的淬火加热温度范围及淬火介质(见下表6)。 表6 W18Cr4V钢淬火加热温度范围 钢号 加热温度/? 淬火介质 W18Cr4V 油 1270,1280? (2)、淬火加热时间 淬火加热时间应包括工件整个截面加热到预定淬火温度，并在该温度下使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间。因此，淬火加热时间包括升温和保温两个阶段。一般情况下，通常将工件升温和保温时间计算在一起，通称为淬火加热时间。在实际生产中，当装炉量很大或大型工件淬火时，才把升温时间和保温时间分别进行考虑。 在具体生产条件下，淬火加热时间应根据工件的有效厚度来确定，并用加热系数来综合地表述钢的成分、原始组织、工件的形状及尺寸、加热设备及介质等多种因素的影响。 第 18 页 共 27 页 4,3,2 回火工艺的制定 淬火态的W18Cr4V钢存在着大量的残留奥氏体，淬火后若停留时间过长，工件内应力将重新分布和集中，容易造成开裂，而且还将使奥氏体稳定化，降低回火的效果。因此，高速钢淬火后需立即进行560?回火处理。多次回火的主要目的是使钨、钼及钒的碳化物从马氏体中析出，呈弥散分布使钢的硬度明显上升，同时消除大量的残余奥氏体。回火过程中，从残余奥氏体中析出合金碳化物，使奥氏体中的合金含量减少，而使马氏体转变点Ms上升，并在回火中冷却，一部分奥氏体转变为马氏体，硬度高，称为二次淬火。高速钢淬火含有的残余奥氏体大约为20%,25%，第一次回火后仍有10%左右残余奥氏体的未能转变，，因而需要进行第二次回火，以使残余奥氏体继续转变，并使第一次回火冷却时形成的马氏体回火，消除内应力。而为使第二次回火冷却时形成的马氏体回火及消除内应力，则需进行560?第三次回火。回火后的组织为:回火马氏体，细粒碳化物及少量残余奥氏体。硬度达到65HRC以上。(W18Cr4V钢淬火、回火的工艺参数见表7) 表7 W18Cr4V钢淬火、回火的工艺参数 淬火 回火 钢号 加热温度淬火介质 硬度(HRC) 回火方式 硬度(HRC) (?) 560? 三次回火 65以上 油 W18Cr4V 1270, 60,63 1280 回火需保温一定的时间，目的是使工件心部与表面温度均匀一致，保证组织转变的充分进行，并使淬火应力得以充分消除。(W18Cr4V钢淬火、回火工艺曲线见图7) 第 19 页 共 27 页 图7 W18Cr4V钢淬火、回火工艺曲线 五、W18Cr4V喷油嘴嘴芯热处理设备的选择 5.1热处理炉的选择 5.1.1球化退火设备,中温井式电阻炉RJ2-40-9.(设备参数如下表8) 表8 中温井式电阻炉RJ2-40-9 型号 额定功率 额定电压 额定温度 工作区尺寸最大装载量 /KW /V /? /mm /Kg RJ2-40-9 40 380 950 Φ600×800 350 5.1.2淬火设备,RDM-90-135三相埋入式电极盐浴炉.(设备如下表9) 表9 RDM-90-135三相埋入式电极盐浴炉 型号 额定功率额定电压额定温度工作区尺最大装载 /KW /V /? 寸/mm 量/Kg RDM-90-13 90 380 1300 1770 Φ450× 700 第 20 页 共 27 页 5.1.3回火设备,RJ3-84-6井式回火炉.(设备如下表10) 表10 RJ3-84-6井式回火炉 型号 额定功率额定电压 额定温度工作区尺寸最大装载量 /KW /V /? /mm /Kg RJ3-84-6 84 380 650 Φ1000×1000 1220 5.2辅助设备的选择 喷油嘴清洗检测仪是采用超声波清洗技术与微处理器油压控制清洗检测技术相结合的一种机电一体化产品。该产品可模拟发动机的各种工况，对汽车的喷油嘴进行清洗、检测，同时还可对汽车喷油嘴及供油系统进行免拆清洗。 喷油嘴校验器是用来试验和检定柴油机喷油嘴总成的喷油压力、雾化质量、喷油角度和针阀的严密性。 硬度分选设备，将热处理后工件按硬度要求限度进行自动检验并分级精选的设备以及固定、夹特工件的器具。 六、喷油嘴嘴芯常见的热处理缺陷和预防 由于喷油嘴配合精度很高，容易磨损，其工作性能的好坏，直接影响柴油发动机的动力性、经济性和可靠性。正确的维护是保证喷油嘴正常工作和延长使用寿 命的重要前提。喷油嘴的正常使用寿命一般为2500h以上，但是调查结果表明，由于使用维护不当，使用几百小时，甚至几十小时就磨损卡死了。热处理后的零件经常会产生如下的缺陷: 6.1淬火裂纹 通常裂纹是可以用肉眼观察到或用荧光检测可以观察到的裂纹。淬火裂纹多数在淬火冷却后期产生的。也即在马氏体温度转变温度范围内冷却时，由淬火内应力在工件表面附近所产生的拉应力超过了该温度下钢的抗拉强度而引起的。一般说来，淬火时在Ms点以下快冷是造成淬火裂纹的主要原因。 第 21 页 共 27 页 预防措施:合理选择钢材，形状复杂容易开裂的工件，应选择淬透性高的合金钢制造，以便采用冷却速度缓慢的淬火介质，减少淬火应力。正确预先热处理，避免退火组织缺陷等。正确选择加热参数。减少因加热温度过高、加热速度过快等原因引起的开裂。 6.2表面过烧与过热 钢件进行奥氏体化加热时，如加热温度过高或加热时间过长，会引起奥氏体晶粒长大变粗，形成的马氏体也粗化，这种现象叫过热。过热的工件几乎不能防止淬火裂纹产生。因为在生成的马氏体中存在大量微裂纹，这种马氏体裂纹会发展为淬火裂纹。在加热温度更高的情况下，钢的奥氏体晶粒进一步粗化，并产生晶界氧化，严重时还会引起晶界熔化，这种现象叫过烧。 预防措施:严格控制加热温度与保温时间。产生过烧的工件，其性能急剧降低。有过热缺陷的工件，可先进行一次细化组织的正火或退火，然后再按正常规范重新淬火。有过烧缺陷的工件因无法挽救而只能报废。一般情况下，W18Cr4V钢淬火温度超过1300?时，容易发生过热特征(W18Cr4V钢淬火过热组织如图8)，加热温度超过1320?将发生过烧现象(W18Cr4V钢淬火过烧组织如图9)。 图8 W18Cr4V钢淬火过热组织 图9 W18Cr4V钢淬火过烧组织 6.3回火硬度不足 硬度过高一般是因回火温度不够或回火时间不充分造成的。硬度不足主要是回火温度过高。 预防措施:要精确计算各工件的回火时间和温度，选取一个合适的温度与保温时间进行回火，确保每种工件的硬度都达到要求。 七、W18Cr4V喷油嘴嘴芯的检测 7.1外观检测 第 22 页 共 27 页 目测外观退火、淬火、回火后，喷油嘴表面不能有裂纹及伤痕等缺陷。一般疏松表现在其横向截面上组织不致密，腐蚀后整个横截面上呈分散的小孔隙和暗黑色小圆点。中心疏松表现在喷油嘴横截面的轴心区域组织不致密，腐蚀后有聚集的小孔隙、凹陷的黑暗点和中心变黑现象。在钢中夹杂和气孔等缺陷在加工时延伸而形成的，它表现为沿工件的加工方向的类似头发丝粗细的裂纹。 7.2硬度检测 洛氏硬度检测是应用最广泛的硬度检测方法，与布氏硬度不同，它不是测量压痕的直径，而是靠测量压痕的深度来度量材料或工件的硬度。洛氏硬度用符号HRC表示，测试洛氏硬度的试件，检测面尽可能是平面，表面粗糙度一般为Ra?0.80μm。在测试时，必须保证负荷作用力与检测平面垂直。在实验过程中，试验仪器不应受任何冲击和震动，保持负荷的时间，对施加预载荷后不随时间继续变形的试样，保持10,15s;然后在2s内平稳的卸除主载荷，保持预载荷，从相应的标尺刻度上直接读出硬度值。其硬度达到65HRC以上为合格。 7.3金相组织检测 金相分析通过从粗到细的砂纸上研磨，然后通过4%的硝酸酒精浸蚀，在400倍的金相显微镜下观察组织。粗磨是平整试样，磨成合适的形状。细磨是消除粗磨时留下的较深的划痕，为抛光做准备。抛光是消除粗磨时留下的较深的划痕，为抛光做准备。然后进行腐蚀，用硫代硫酸钠240g、氯化铬20,50g、柠檬酸30g、蒸馏水1000mL;目测蓝紫色，(4%硝酸酒精预蚀)。其退火+淬火+560?三次回火后的显微组织为黑色回火马氏体和呈带状聚集分布的碳化物颗粒。高速钢由于碳和合金元素含量较高，所以形成大量的碳化物。严重的碳化物不均匀性，易造成锻造或热处理过程中的过热或开裂，还会造成工件在使用过程中的断裂现象。W18Cr4V喷油嘴嘴芯淬火+三次回火后的金相组织如图10所示。 图10 喷油嘴嘴芯淬火+三次回火后的金相组织 第 23 页 共 27 页 八、热处理工艺卡 某厂 热处理工艺卡 工件名称 喷油嘴嘴芯 工件编号 材料牌号 化学成分(,) C Si Mn S v Cr W Mo W18Cr4V 0.7,?0.4 ?0.4 ?1.0,3.80 17.5? 0.8 0.03 1.4 ,4.4 ,19 0.30 物理性能 临界温度Ac1密度(t/m?) 膨胀系数(?) 导热电阻 (?) 率率 (W/((Ω m?K)?m) -1) 820 8.70 11.9×10-6 25.9 0.53 × 10-6 技W18Cr4V喷油嘴嘴芯热处理后的硬度不低于60HRC，表面粗糙度为0.8μm， 术金相组织应符合JB/T9730的规定。 要 求 工淬火后的组织为淬火马氏体、剩余合金碳化物和大量残余奥氏体。 艺回火后的组织为回火马氏体，细粒碳化物及少量残余奥氏体。 参 数 加热 冷却 工时定额 工工设备型工 序序号名称 人 名号 等 称 级 基辅 本助 保温温度时温度冷却工工每件工时间(?间 (?) 介质 时时时/min (h) ) /mi/mi 第 24 页 共 27 页 n n 方 式 中温井 式电阻 120退炉中150,1 炉860,2,3 炉冷 室温 ,30 火 冷 级 210 RJ2-40880 180 -9 RDM-90 -13三 淬油中2 相埋入12700.5 油 室温 30 30 60 火 冷 级 式电极, 盐浴炉 1280 3 RJ3-84 回-6井 560 1 炉冷 室温 炉中60 30 90 火 式回火冷 级 炉 制定 日期 校对 日期 审核 日期 批准 日期 九、结论 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的预备热处理是等温退火，所用设备是RJ2-40-9中温箱式电阻炉。等温退火的工艺是:在860,880?加热，保温2,3小时出炉空冷至室温。 W18Cr4V喷油嘴嘴芯的最终热处理是淬火+三次回火。淬火所用的设备是RDM-90-13三相埋入式电极盐浴炉。淬火工艺是:在1270,1280?加热，淬火介质为机械油，保温时间30min。回火所用的设备是RJ3-84-6井式回火炉。回火工艺是:在560?进行三次回火，保温时间1h，出炉空冷。 第 25 页 共 27 页 参考文献 [1] 汪庆华.热处理工艺问答[M] .北京:北京化工业出版社，2012.10 [2] 王忠诚.钢铁热处理500问[M].北京:化工业出版社，2009.03 [3] 那顺桑.金属热处理300问[M].北京:化工业出版社，2007.06 [4] 攀新华.热处理工艺与实践[M].北京:机械工业出版社，2011.12 [5] 朱沅浦.热处理手册[M].北京:机械工业出版社，1993.7 [6] 石淑琴.热处理原理与工艺[M].北京:机械工业出版社，2010.10 [7] 王有祈.热处理工艺与典型案例[M].北京:化工业出版社，2012.11 [8] 李超金.属学原理[M].哈尔滨:工业大学出版社，1990.12 [9] 樊东黎.热处理技术手册[M].北京:化学工业出版社，2009.6 [10] 陈明.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社，2005.7 [11] 陈宏钧.实用机械加工工艺手册(第2版).北京:机械工业出版社，2004.8 第 26 页 共 27 页 第 27 页 共 27 页