65Mn钢圆锯片等温淬火热处理工艺

　　65Mn钢制圆锯片主要有四种类型：冷切锯片（切割钢管及其他型材）、热切锯片（型钢热轧后的热态切断）、用于切割石材、玻璃等非金属硬脆材料的节块式金刚石锯片和木工锯片。随着我国冶金和建筑行业的迅速发展，各种圆锯片的社会需求量都在猛增，生产锯片的厂家也在不断增加，关心和研究锯片质量的人越来越多。有关技术标准规定：冷切圆锯片的硬度要求为45~50HRC，热切圆锯片的硬度要求为29~37HRC（齿尖为56~63HRC），木工锯片的硬度要求为44～48HRC。据调查，国内各厂大多淬火回火后可达到这一硬度要求。锯片的厚度在3～8mm之间，属于薄壁工具，厚度均匀一致，又是批量生产，用等温处理取代常规淬火回火处理是完全可以达到同样硬度的。这样，不仅可以提高其内在质量，而且在节能方面所产生的经济效益也是非常明显的。本例试验比较了等温处理和常规淬火回火处理后的硬度、韧性、抗弯强度和耐磨性能，以期为国产锯片实现和普及等温淬火提供理论依据。

　　1)试验材料和方法。试验用钢板是由某钢厂供应的厚8mm的65Mn钢板，成分为：w(C)=0. 67%、w( Mn)=1.12%、w( Si)=0.29%，w(P)=0.035%、w(S)=0.03%。

　　将钢板退火处理后，加工成中间有缺口的非标准冲击试样，其尺寸为6. 5mm×6.5mm×55mm。抗弯试样为6.5mm×6.5mm×90mm，抗弯试验在DZY-10型万能材料试验机上进行，跨距为60mm。磨损试验在MM200型试验机上进行，磨轮材料为T10，硬度为62HRC，压力为588N，在滴水润滑的条件下磨损1h后，测量其磨损失重。所有试样都经过磨加工，表面粗糙度为Ra=0.8。热处理条件：860℃盐浴加热后油淬，然后在不同温度回火2h；等温处理的加热条件和前者完全相同，然后等温30min。回火和等温都是在硝盐槽中进行。400℃以下用水银温度计测温，400℃以上用热电偶测温，用UJ37电位差计校温。

　　2)试验结果和讨论。

　　①等温处理和淬火回火处理冲击韧度的比较。前人的研究结果已经证明，等温处理获得的下贝氏体组织具有满意的强韧性。对于中碳合金结构钢，如40CrNi3Mo、40CrNiMo，在>40HRC的硬度范围内，硬度相同，等温处理后的韧性明显高于淬火回火处理。65Mn钢含碳量较高，试验结果表明，在硬度> 40HRC范围内，等温处理后主要是下贝氏组织，其冲击韧度也是优良的，这一点和中碳结构钢是相同的。但是在400~480℃范围内（主要获得上贝氏体组织）等温处理后，得到硬度30~ 40HRC时，仍然比淬火后在460~ 550℃回火后达到同样硬度的具有更好韧性。65 Mn钢在上贝氏体温度范围内等温仍然具有较高的韧性，是我们很关心的问题。因为热切圆锯片的硬度要求在40HRC以下，这时等温处理后是否也具有较高的韧性，是关系到这类锯片是否可以用等温处理取代常规淬火回火处理的关键问题。人们重复试验多次，其结果都是一样的。另外，这一试验结果还说明，泛泛讲上贝氏体韧性差是不准确的。含碳量比较高的65Mn钢，上贝氏体的韧性也是比较好的。

　　②等温处理和淬火回火处理耐磨性的比较。试验结果表明，除在硬度> 50HRC的高硬度区之外，其他硬度范围，等温处理后的耐磨性均明显高于淬火回火处理。耐磨性是钢的一种复杂性能，通常情况下，硬度愈高，耐磨性愈好。当两者的硬度相同时，前者的耐磨性较好。这可能与等温处理后获得贝氏体组织有较高的强韧性有关，粘接点的撕裂破损可能是因韧性的提高而有所改善所致。

　　③等温处理和淬火回火处理抗弯性能的比较。抗弯试验结果如表3-21所示。在280℃、320℃回火处理的试样，承受一定载荷后发生撕裂，高于340℃回火，表现出塑性材料的性能；而经等温处理的试样，从280℃等温处理开始，就不再发生断裂，表现出良好的韧性。由此可见，锯片经等温处理后，在使用过程中的塑韧性和抗脆断能力比淬火回火的高。

　　表3-21 65Mn钢等温处理和淬火回火处理抗弯性能比较

　　3) 65Mn钢圆锯片等温处理工艺的可行性分析。冷切圆锯片要求有足够的硬度和耐磨性，以保证良好的切削性能，同时还要有一定的韧性和抗弯强度。市售的淬火回火处理的冷切锯片实测硬度为46~ 48HRC，属回火托氏体组织。这种锯片如果采用280~ 300℃的等温处理，硬度可达50~52HRC，属下贝氏体组织，不但硬度提高了，而且冲击韧度aK值还高于淬火回火件。生产实践证明，多数锯片是因磨钝而失效，所以在保证锯片不断的情况下，提高其硬度，耐磨性就好，切削性能就强，使用寿命就高。某锯厂曾对φ500mm的冷切锯片进行等温处理，使用寿命较常规处理提高1.5倍。

　　锯片是薄壁工具，厚度均匀一致，只要设计好等温槽，此工艺很容易实施。锯片内在质量的提高，不光节材简化工艺（等温处理不回火），而且还可节能增效。

　　4)结论。

　　①65Mn钢等温处理后，在30~ 54HRC的硬度范围内，相同硬度的条件下，其aK值都高于淬火回火。等温处理后的耐磨性和抗弯性能也是较好的。

　　②65Mn钢圆锯片采用等温处理，其硬度、耐磨性和韧性都有所提高，使用寿命的提高也是必然的，况且，这一工艺还可节电省工。

　　③等温处理实施难点是等温浴槽及校直装置的设计应用。

　　木工刨刀是木制品加工制造中不可缺少的刃具，无论是手工刨刀还是机用刨刀，用量都很大。刨刀的质量直接影响木制品加工的质量、重磨周期及自身寿命。刨刀在使用中的损坏主要是卷刃、崩刃和磨损。硬度符合要求(≥60HRC)的一般不会卷刃，主要是崩刃和磨损。使用中刨刀需经反复修磨，重复使用，因此，刨刀除具备上述三项要求外，还应该易于磨削和使用。据木工师傅反映，用单一高碳钢和合金钢制造的刨刀不好磨削，而用高碳钢或合金钢作刃部，刀体用Q235钢经锻接后再轧制成复合材料（俗称贴钢或夹钢）的刨刀，则具有优良的重磨性和使用性能。本例根据刨刀特别锋利的刃部工作部分只有1～2μm的特点，对Q235钢制刨刀局部膏剂快速渗碳方法进行了实验室和工业性生产试验。

　　铁锹看起来是一个很简单的工具，但在使用方面却要求很高，既要有一定的强度、硬度、弹性、韧性，又要不软、不脆。如果达不到上述要求，在使用时就会产生永久变形或脆裂，使钢锹报废而不能使用。所以其热处理工序不能小视。批量生产时，常常选用废旧的钢轨(w( Mn)=0.64%~0.82%)经高温加热，轧制成1.6~1. 8mm厚的钢板，再经

　　尖铲是钳工使用的敲击工具，必须保证足够的硬度和韧性。根据尖铲的工作条件可知，它只是局部要求有较高的硬度，因而可以局部加热，以免其他部分产生变形和开裂。据此，对该工件进行局部加热、局部淬火、自身圆火的特殊热处理工艺。 这种操作节省能源，省时，效率高，保证质量，使用方便。 尖铲工作部分约长35mm，对其进行

　　犁壁是铧式犁的主要工作部件，平均寿命为2.5个耕作季节，是农业机械中主要易损零件。犁壁的牵引阻力占铧式犁整个牵引阻力的30%~40%。所以，延长它的使用寿命，改善使用性能一直是国内外关注的课题。

　　犁壁在耕作中起翻土和碎土作用，要求耐磨损、抗冲击及良好的碎土、覆盖和脱土性能，较小的牵引阻力。

　　为了满足犁壁的耕作要求，工业先进的国家大多选用3层钢板制造犁壁，钢板表层含碳量一般为w(C)=0.6%~1%．中心层为低碳钢。高硬度(55~ 60HRC)的表面和中心软层的配合，使犁壁有较高的耐磨性、冲击韧度和良好的使用性能。

　　国产犁壁用钢及热处理要求见表4-1，硬度测试点的位置见图4-1。

　　65Mn钢犁壁为大量的托氏体组织，使其硬度无法达到60HRC。至于35钢和Q275钢热处理后硬度很难达到55HRC，所以表4—1中三种犁壁用钢的硬度改为≥48HRC更切合实际。图4-1中硬度测试点的位置，主要集中在承受磨损严重的犁胸部位，对磨损较轻的上部1/3及翼部，有些单位只要求硬度≥38HRC。然而这却是影响犁壁使用性能的主要部位。犁壁属低应力磨粒磨损，以显微切削为主要磨损形式，由于硬度偏底，使用寿命必然不高。表4-2是进口产品与国产产品的性能对比试验结果。

　　注：本试验是在工况及试验地状况完全相同的情况下进行的，配套动力为意大利菲亚特-1300T悬挂测力架。

　　从表4-2可见，引进的产品使用性能明显优于自制件，特别是牵引阻力差达25%。不排除两者几何参数的差异，但根本的原因是热处理质量的差异。

　　65Mn钢广泛用于生产农机具的工作部件如犁壁、犁铧、耙片及螺旋机刀齿等，经不断实践，对65 Mn钢进行强韧化处理取得了显著成效。65 Mn钢犁壁强韧化处理后与三层钢板和35钢犁壁在硬度、冲击韧度和耐磨性的对比试验结果见表4-3。

　　从表4-3可见65Mn钢犁壁强化处理后其使用寿命（相对耐磨性）比35钢犁壁提高60%以上，比国外三层钢板犁壁提高50%以上，在保持55~ 60HRC高硬度的同时，其冲击韧度超过国外三层钢板20倍。

　　65Mn钢犁壁强韧化热处理技术条件规定：整体热处理硬度55~60HRC，金相组织为贝氏体、回火马氏体及残留奥氏体，不允许有托氏体存在。

　　犁壁的脱土性能是犁壁的主要特性指标，直接关系到牵引阻力的大小、犁壁的碎土和覆盖性能。关于65Mn钢犁壁强韧化处理后对脱土性能，也就是对牵引阻力的影响，进行了室内土槽对比试验。

　　注：1．KAP65D三层钢板表层含碳量为w(C)=0.6%~0.7%。

　　2. 95-B3-95三层钢板表层含碳量为w(C)=0.9%～1.0%。

　　3．冲击试样无缺口。

　　注：1．耕深200mm，时速6km/h，土壤坚实度及湿度测试数据从略。

　　2试验用犁壁已大面积耕作，表面粗糙度已进入稳定状态。

　　65Mn钢犁壁的牵引阻力仅相当于35钢犁壁的2/3，说明65Mn钢犁壁耕作负荷稳定且有良好的耕作质量。良好的脱土性能导致大幅度地降低牵引阻力，带来了明显的节能效果。

　　65Mn钢制联合收割机刀片，水淬易变形，而采用预冷等温淬火就可解决问题，现将工艺方法简介如下。预冷等温淬火又称升温等温淬火，淬火加热温度820~ 830℃，保温结束后淬入280~290℃的硝盐中30~35s，然后立即转入320~ 340℃另一个硝盐槽中保温30min，刀片的变形量和硬度都达到要求。

　　65Mn钢制犁铧钢坯经中频感应加热至(115050)℃，从辊锻变形开始至淬火前约20s，犁铧不同部位的变形量为56%~ 83%，形变后淬火，淬火介质是密度为1. 30~1.35g/cm3的CaCl2水溶液。460~470℃3h回火，回火后硬度40～45HRC。 与常规热处理相比，将加热次数3～5次，减少为2次，生产效率提高约4倍，犁铧的产品质量全部达到一等。