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热处理参数对破茬圆盘刀组织和性能影响的试验研究 项目主持人：郭明慧 黑龙江八一农垦大学大学生创新创业训练计划项目 项目主要内容 1、根据破茬圆盘刀的使用要求，制定材料的热处理工艺（包括加热温度、保温时间、冷却介质等）； 2、参观热处理设备为实验做准备； 3、利用制定的工艺进行热处理工艺操作（加热、保温——冷却——硬度测定——回火——硬度测定）； 4、测定钢进行相应的热处理工序后的实际硬度（包括淬火后HRC和淬火+回火后的HRC）； 5、金相组织观察与分析。 6、总结 1、制定材料的热处理工艺 由于破茬圆盘刀工作环境恶劣,要求其具有良好的耐磨性和韧性。而我国破茬圆盘刀常用65Mn钢制造, 经淬火、回火热处理后使用,硬度约在HRC45～55之间。故设定其最终热处理工艺为：淬火+中温回火。观察实验结果，分析热处理工艺对圆盘刀硬度的影响。 2、参观热处理设备及温度控制方式、冷却介质 1、首先参观了热处理加热炉，对加热炉的使用有一定了解，温度控制方式即与加热炉相关的温度控制系统。 2、然后参观了用于对热处理后的试样分析的仪器金相试样切割机、抛光机、洛氏硬度计以及显微镜等。 3、冷却介质 一般情况下冷却介质为油和水，水淬冷却过快易产生裂纹，故本实验选择油为冷却介质。 3、利用制定的工艺进行热处理工艺操作 热处理工艺制定完毕后，便开始实验的进行。根据之前所确定的热处理工艺参数，截取圆盘刀不同部位的试块分别进行淬火+回火。其中淬火加热温度分别为810、830、850 ℃，淬火的保温时间为半小时左右。回火采用中温回火，分别采用350、400、450 ℃三个回火温度进行试验。其中一部分试块淬火后进行相应的硬度测试，而另一部分试块用于下一步的回火处理。将试验结果做成表格的形式并进行分析。 4、测定钢进行相应的热处理工序后的实际硬度 对试块热处理完毕后，开始进行相应的硬度测定。对所有的试块进行硬度的测定并将同组的实验数据进行取平均值。 实验结果完成后将结果置于相应的表格中，对实验结果进行初步分析。将实验得到的结果以表格及折线图的形式展现，方便讨论热处理工艺与硬度的关系。结合热处理工艺，讨论材料成分、结构与性能的关系。并对实验结果进行相应的修正，对制定的热处理工艺路线进行优化和修改。 实验结果的处理与分析 工艺序号 淬火加热温度℃ 淬火后硬度HRC 冷却介质 回火温度℃ 淬火+回火后硬度HRC Ⅰ 810 54 油 350 40 Ⅱ 400 43 Ⅲ 450 44 Ⅳ 830 56 油 350 42 Ⅴ 400 44 Ⅵ 450 45 Ⅶ 850 55 油 350 43 Ⅷ 400 44 Ⅸ 450 46 淬火加热温度对硬度的影响 回火温度对硬度的影响 实验结果的分析 通过对表格图表以及其他实验数据的分析发现，对试块（65Mn钢）的淬火加热温度越高，其硬度越高，当加热温度到达850℃时，硬度达到最大，其后温度升高，硬度开始减小；而加热的回火温度越高，试块的硬度也越高。 5、金相组织分析 热处理工艺试验完成后，对试块进行金相组织分析。 1、试块的制备 对试块进行取样和镶嵌 2、试块的处理 对试块进行磨制和抛光 3、金相组织的观察和分析 将试块放于显微镜下进行观察 对金相组织的分析结果 通过对试块在显微镜下的观察和分析，我们得出以下结论： 1、淬火过后得到的金相组织为马氏体，而经过回火后得到的金相组织为回火T。 2、试块淬火后得到的组织为均匀细小的马氏体，为下一步回火组织做准备；由于回火时采用中温回火，故消除了试块内应力，并得到性能更好的组织。 淬火后的金相组织 回火后的金相组织 对制定的热处理工艺路线进行优化和修改 通过对该实验结果进一步的研究和分析，由于65Mn钢的淬火介质传统上使用油当作淬火介质，回火只要在空气中冷却即可的特点，需要对初定的两个温度进行优化。通过对正交实验的讨论和分析，又进行了多次的进一步实验，并最终确定了两个温度。淬火温度依然保持在840℃，而回火温度调整至390~400℃，这样处理后的试块大约在52-55HRC。 6、总结 回想这一路走来的过程，使我又了解了更多的专业知识，分析问题和处理问题的能力大大提升，对专业的了解和兴趣进一步加深了。通过查阅相关文献资料、作进一步的实验，我们对专业的理解更深，提高了我们的综合素质。很感谢我的老师能给我这次机会，使我的所学能够真正的应用于实践中，这对以后我们走向工作岗位有很大的帮助。