马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
本工刨刀是木制品加工制造不可缺少的刃具，无论是手工刨刀还是机用刨刀的用量都很 大。它的质量直接影响木制品加工的表面质量，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)的刨刀一般不会卷刃，主要是崩刃和磨 损。使用中刨刀损坏后需经重磨修复，因此刨刀除上述三项性能要求外，还应该易于磨制和 使用，据现场老师付的经验，用单一高碳工具钢(含碳0.7～1.0%)或单一合金工具钢(GCr15 ·GrWMn等)制造的刨刀不好磨制，使用时亦不爽快。而用高碳工具钢或合金工具钢做刃部， 刀体用Q235A或Q235B经锻接后再轧制成的复合材料(俗称贴钢)刨刀，则具有良好的重磨性和 使用效果。本文依据刨刀特别锋利的刃部工作部分只有1～2μm的特点［1］，对Q235A钢制 刨刀采用局部膏剂快速渗碳方法进行了实验室和工业性试验研究。
+ w: _8 W$ r& u/ c5 t6 w! Q7 ^3 n8 B
1 试验与结果
3 _( \ b1 N0 h! a6 n$ C
) z; S3 S9 U* \5 G1.1渗碳膏剂的制备
, b. @) n7 E4 o2 ^- a8 T, `& [0 N9 x
$ O( O) P& L' V' D% I膏剂的化学组成(%wt)：40～60%碳粉(供碳剂)+30～40%碳酸盐(供氧剂)+5～１０%活化剂。 膏剂的粘结剂为水玻璃类无机粘结剂或纤维素类有机粘结剂。 3 Z; W9 N1 {% f
" ]( H" a8 D+ s8 j3 W& x
配制：各组分(粉剂)按量量比搅拌均匀，然后加入粘结剂合匀，制成泥团状可塑性膏剂。
$ E( d+ g) k, G6 O/ T# J9 r* g
1 x" ~/ F: Z. D z( |3 [1.2保护剂(涂料)制备
; X0 k* f4 G# Z0 s, l9 l4 z
7 o5 o$ P9 v4 q6 A2 W: A3 `; b, r为减少渗碳过程中膏剂所产生的有效渗碳气氛流失，还需在膏剂层表面再涂一层保护剂，它 类似于防氧化脱碳涂料，可购市场上的商品，也可自制(把玻璃粉、炉渣粉及石英砂或无定 形耐火材料研细，用水玻璃类或磷酸盐类粘结剂调制成成)。 3 Y+ X p) M$ M! e0 d
2 h, N1 I. K$ a2 \0 H/ w x) B1.3涂敷 + ^/ n ?- A" z' I, R0 s
1 [/ y, `9 Q. }. y% ?2 D
制备涂敷模具，根据生产批量可制备单刨刀或多刨刀涂敷模具。模具以局部渗碳部位确定基 本尺寸，再考虑膏剂烘干时各部位膏剂收缩情况及温度场的分布来调整，经过试验来确定。 各部位膏剂层厚度应均匀，刃部和两侧也要涂(见图1)。 1.4烘干
9 V( |9 e& ^! h( H3 V$ {) c4 [$ }: t) e9 m/ }+ I' q
经过试验模索出比较好的烘干工艺(见图2)。最好是在<30℃(室温)停放2～3h，然后再入烘 箱(炉)，烘干设备内要有风扇。从控温方便考虑以电烘箱(炉)为宜。试验表明先烘干膏剂涂 层，然后涂保护剂再入炉短时烘干即可。这样在膏剂层烘干时所出现的裂纹、气泡及局部脱 落等可在涂保护剂时修复。为减少开裂和火山口状大气泡，烘前可扎些小透气孔。 1.5快速渗碳与结果
G# H. T1 M0 H+ o5 V6 z+ m8 J8 l% m q& Z0 P; _
刨刀整体用热轧3mm厚Q235A钢板制成，渗前将渗入面磨去0.1～0.2mm，以去除热轧氧化层。 膏 剂涂层厚一般约2.5mm，保护层<0.5mm厚，涂层越厚越易开裂及剥落。放入1000℃的SX2—4 —10箱式炉内加热保温5～10min后直接淬盐(或碱)水。淬火后硬度为91～93HR15N，相当于62～65HRC(见图3)。用平均弦长法测奥氏体晶粒为5级。正火态测得渗层深度为0.45mm。组织见图4，1000℃×6min正火态渗层由表层的过共析 区+共析区+过渡区一半，过共析区有细小均匀的碳化物颗粒。淬火态组织表层为隐晶马氏体 ，心部为低碳马氏体及少量铁素体。 为探讨工业应用的可行性，与四川省钢锉厂合作在100kW高频感应加热装置上做刨刀感 应加热局部膏剂快速渗碳直接淬火工业性试验，试验的24把刨刀结果见表1。
8 e+ m1 \ P' ?2分析讨论
' P( }8 ?8 u5 p. h+ U4 [, i" U$ p4 y1 s
2.1 Q235A钢制刨刀对工作部分局部膏剂快速渗碳，试验表明此法可以达到 硬度≥60HRC的 要求。箱式炉内1000℃×５～１０min快速渗碳可获得0.35～0.45mm渗层。在涂层正常情 况下淬火硬 度为92HR15N(相当于65HRC)，最高可达94HR15N(相当于70.5HRC)，不存在粗大碳化物，奥氏 体结晶粒5级。虽然快速渗碳温度高，但时间短，晶粒与碳化物来不及长大，奥氏体内碳浓 度 来不及均匀化，故淬火后为隐晶马氏体组织。试验证明由于膏剂层不能太厚，它的供碳能力 有 限，采用高温短时渗碳比常规渗碳工艺更为适宜，时间长了反而硬度偏低，甚至出现脱碳现象。 , Z, e- ?) G2 C. T) B- O
; r) {3 s5 ]2 f! U; }2 V I! i
2.2 高频感应加热快速渗碳，在涂层正常情况下渗碳效果更好。试验的24把刨刀除去3把正 火的，其余21把中硬度达到90～95HR15N(相当于60～74HRC)占76.5%，硬度≥90HR15N的刨 刀总数占88.9%，最高硬度99.2HR15N(96.5HR15N相当于80HRC)，硬度≥88.8HR15N的(相当于 ≥57HRC)占97.5%。硬度<89HR15N的刨刀都是膏剂层或保护层破损，甚至脱落所致，但还可 重新渗碳。 " i7 `& I3 j$ P( ?* I5 U' b# y, ^$ a" B) x
8 c4 f1 _8 `" ? A- V* i- f# a感应加热膏剂局部快速渗碳之所以有如此高的硬度，主要是由于其加热速度快， 奥氏体晶粒被细化，同时又由于获得的奥氏体内碳浓度不均匀，使淬火后马氏体再次被细化 与碎化［2～４］。其次在感应加热过程中钢件(刨刀)首先快速升温，然后再传热给 膏剂(这与炉内加热情况恰恰相反)，渗剂产生的活性碳原子可及时被工件吸收和扩散，提高 了渗剂的利用率。感应加热快速渗碳，淬火的双重细化作用使刃部硬度、强度和韧性均得到提高，也必将使刨刀刃部耐磨、抗冲击，使用中不 卷、不崩、耐磨和锋利，并使之易于重磨，使用爽快。具有贴钢刨刀的优点。 ( o/ l) X8 P+ `
0 }8 C, D1 M: T( l" m. o" ~7 l4 n8 e2.3 Q235A钢的膏剂局部快速渗碳刨刀原材料便宜，易加工(不用锻、轧)和球化退火。具有 材料及加工成本上的优势。膏剂和保护剂所用原材料便宜、易得，且容易制备。但涂膏剂和 烘干手工操作的工作量较大。 $ Q1 F$ a5 \- j# C' `3 o
0 g: q; f9 ^' ]3 a7 x& i3 结论 / \- W* p: `7 ?, L; i
. Z0 i0 Q O: q) F用Q235A(即A３)钢制造刨刀，其刃部区局部膏剂快速渗碳不仅可达到，甚至还超过刨刀的 性能要求。对劳动密集型小五金企业用周期式电炉比较适宜，投资少、上马快。对大批量生 产的小五金企业，感应加热局部膏剂快速渗碳是一种值得采用的方法。虽然尚无这方面的资 料 和数据可借鉴，试验表明只要解决了淬火机床传动的平稳性和感应器设计制造问题，大批量 生产高质量刨刀类小五金刃具是可行的。 | 
发表于 2007-7-7 10:54:26