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各种量具如何选用钢材?
量具用钢
(1)量具的工作条件及量具用钢的性能要求  由于量具在使用过程中经常受到工件的摩擦与碰撞,而量具本身又必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性,因此,要求具有以下性能。
①高硬度和高耐磨性:以此保证在长期使用中不致被很快磨损,而失去其精度。
②高的尺寸稳定性:以保证量具在使用和存放过程中保持其形状和尺寸的恒定。
③足够的韧性:以保证量具在使用时不致因偶然因素——碰撞而损坏。
④在特殊环境下具有耐腐蚀性。
(2)常用量具用钢的选用
①形状简单、精度要求不高的量具。可选用碳素工具钢,如T10A、T11A、T12A。由于碳素工具钢的淬透性低,尺寸大的量具采用水淬,会引起较大的变形。因此,这类钢只能制造尺寸小、形状简单、精度要求较低的卡尺、样板、量规等量具。
②精度要求较高的量具,如块规、塞规,通常选用高碳低合金工具钢,如Cr2、CrMn、CrWMn及轴承钢GCr15等。由于这类钢是在高碳钢中加入Cr、Mn、W等合金元素,故可以提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性。
③对于形状简单、精度不高、在使用中易受冲击的量具,如简单平样板、卡规、直尺及大型量具,可采用渗碳钢15、20、15Cr、20Cr等。但量具需经渗碳、淬火及低温回火后使用,经上述处理后,表面具有高硬度、高耐磨性,心部保持足够的韧性。也可采用中碳钢50、55、60、65制造量具,但需经调质处理,再经高频淬火、回火后使用,可保证量具的精度。
④在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18制造。经淬火、回火处理后硬度可达56~58HRC,同时可保证量具具有良好的而腐蚀性和足够的耐磨性。
若量具要求特别高的耐磨性和尺寸稳定性,可选用渗氮钢38CrMoAl或冷作模具钢Cr12MoV。38CrMoAl钢经调质处理后精加工成型,然后再氮化处理和研磨;Cr12MoV钢经调质或淬火、回火后再进行表面渗氮或碳、氮共渗。
两种钢经上述过热处理后,可使量具具有高耐磨性、高耐蚀性和高尺寸稳定性。
(3)量具钢的热处理  在保持高硬度与高耐磨性的前提下,量具钢的热处理应尽量采取各种措施,长期保持使用中的尺寸稳定性。量具在使用过程中随时间延长而发生尺寸变化。用于制造量具的过共析钢淬火后含有一定数量的残余奥氏体,残余奥氏体变为马氏体引起体积膨胀。马氏体在使用中继续分解,正方度降低引起体积收缩。残余内应力的存在和重新分布,使弹性变形部分地转变为塑性变形引起尺寸变化。因此在量具的热处理中,应针对上述原因采用如下热处理措施。
①调质处理:其目的是获得回火索氏体组织,以减少淬火变形和提高机械加工的光洁度。
②淬火和低温回火:量具钢为过共析钢,通常采用不完全淬火加低温回火处理,在保证硬度的前提下,尽量降低淬火温度并进行预热,以减少加热和冷却过程中的温差及淬火应力。量具的淬火方式为油冷(20~30℃),不宜采用分级淬火和等温淬火,只有在特殊情况下才予以考虑,一般采用低温回火,回火温度为150~160℃,回火时间≥4~5h。
③冷处理:高精度量具在淬火后必须进行冷处理,以减少残余奥氏体量,从而增加尺寸稳定性。冷处理温度一般为—70~—80℃,并在淬火冷却到室温后立即进行,以免残余奥氏体发生陈化稳定。
④时效处理:为了进一步提高尺寸稳定性,经淬火、回火后,在120~150℃进行24~36h的时效处理,这样可消除残余内应力,大大增加尺寸稳定性而不降低其硬度。
量具钢的热处理除了要进行过共析钢的正常热处理,即不完全淬火+低温回火之外,还需要有三个附加的热处理工序,即淬火之前进行调质处理、正常淬火处理之间的冷处理、正常热处理之后的时效处理。