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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。 : H- f- a' i5 H6 O. A1 w' q3 t; b; i
0 N% K. f% i H0 \8 c" U1 试验与结果 3 n/ N: y' u/ `! M
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1.1渗碳膏剂的制备
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# M5 m: V& \& H0 g$ t$ p3 F3 a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。 ) q3 l0 G0 Z. x; P
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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。
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! D+ t1 M6 |" n- n' J- ?9 o4 N1.2保护剂(涂料)制备 [0 C5 P0 R, p/ o. L: D- X
1 @( j# b3 y5 n/ c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)。 , ~0 Y- j5 Y; c
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1.3涂敷 6 z5 _! m& U$ J$ t
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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
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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 4 z6 Z, [/ T9 e- U5 S o( v& |
1 T3 `! i2 m0 d3 w. [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。
7 B* ~8 g+ b+ Q1 |( b3 R- K# q2分析讨论
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- x& u, O! `, ^' O& r. Y2.1 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。 / ~& `, e d! |: w& u/ P( ?# z
1 n [( _1 R: y2 M3 u+ O. f( I2.2 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。 & p* d6 Y, J. M9 K d; K8 Q
. e$ O7 B; x* E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。 - t( c3 e; b( w
* Q: \. [6 u2 |% T2.3 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。
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3 结论 5 v5 B0 N4 o4 t/ x# i0 X
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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