量规的材料

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第273页（3064字）

供制作常用类型的生产用量规的典型材料和硬度如表91所示。在这个表内，必须注意测厚薄的塞规(精确控制厚度的、带有挠性的薄片)必须回火到较低的硬度，使它们不会在使用中断裂。

表91 常用的生产用量规的典型材料和硬度

注：(a)遇到有一种以上工具材料时，通常最后一种是供大截面用的。

(b)渗碳，渗碳表面小于1／5截面厚度，最低表面硬度HRC61。

(c)卡规体通常由经过应力消除的铸铁〔(ASTMA48中的)20、30或35号〕制成。

(d)5100钢代L7的效果良好。

(e)用于公差较严的场合，这种钢材必须在二次淬硬范围内回火，以获得最大的稳定性。

(f)(在全硬化后推荐)液体氮化以达到表面硬度HV1100。

(g)常选用烧结碳化钨，但碳化铬，碳化硼也都能用。

(h)热处理到HRC26～30，然后气体氯化24小时。

生产用量规 供作量规用的大多数材料的成分和基本性能，在本书中随处都可找到。为了补充表91内容之不足，供估价灰铸铁、钢和铝零件的各种不同柱头塞规和环形量规材料的实际磨损程度比较见图74～76。关于硬质合金用来提高这类量规使用寿命的能力，详见示例。正常晶粒大小、含钴6～9%(硬度HRC90～92)的碳化钨硬质合金是量规的常用的材料。钢结硬质合金也可制作量规用。

图7．4 由30号灰铸铁和两种钢材制成的几种柱头塞规材料的抗磨性比较

图75 被测材料对4种不同量规材料制成的塞规磨损的影响

图76 若干种环规材料磨损比较可容许的总磨损量为0．0076mm。

对硬质合金，只有在仔细考虑了它的优缺点之后才用。在材料成本和所要测量件数的基础上，经济性是首先要考虑的。由于硬质合金比钢耐用的程度约为20～100倍，所以这种量规用在利用率高、所控制的公差要求严的场合下，比较高的费用才合算。在连续使用中，钢量规有时在几小时或几天内就磨损。这时用硬质合金制成的量规按每一测量件计算总成本常是最实用和最经济的。如果由于生产尺寸或公差改变而要修改量规，那末要记住金刚石砂轮或金刚石抛光剂对于修正硬质合金量规是必要的。

与钢相比较，硬质合金的膨胀系数较小，当公差很小时(0．0025mm)，较小的膨胀系数也必须考虑。室温的变化就会使产品膨胀或收缩，而量规不会以相同的量变化。

硬质合金比钢脆，因此使用中对它的锐角与薄壁部分比对经淬火并回火的工具钢需要特别小心和保护。除了少数例外，用D4钢制成后不会破裂或剥落的任何量规，都可用硬质合金制成。在大量使用小量规的某工厂，由于使硬质合金量规发生碎裂的损失很严重，不得不改用合金工具钢来制作。

精密量规 制作特别精密的量规常要求采用特殊量规材料。在应用中要求量规有绝对精密的公差，精细的表面光洁度，优异的抗磨性和高度的尺寸稳定性，碳化硼及甚至宝石都用来制造高档量规元件。量规元件用的宝石系人造蓝宝石、红宝石和金刚石之类。由于脆性，易于掉碎片，成本高，这种量规材料的应用仅限于高度专业化的场合，例如高精度测量或是具有高度磨损性的场合。

组合式量规 组合量规的架子、规体和基座通常用铸铁制成。用于量规的铸铁通常为20号、30号或35号灰铸铁，在450～480℃温度下消除应力。

铝在组合量规中也可用来作手柄、规体或底座。铝柄和铝规体可以使软性的如1100或硬性的如2017或2024。铝制组合量规(如塞规、阳螺纹量规及环规)的重量轻可减少检查员的疲劳。由355或356铸铝合金制成的铝基座被用于大型量规，但只用在尺寸没有精密公差要求的场合，如量汽车车身尺寸和窗户尺寸等。

组合量规抗磨损表面用的材料和上述实心量规的要求相同。抗磨损镶块通常是由经过淬硬的工具钢或硬质合金制成。不过，当镶块的形状比较简单，不太容易在热处理中变形或开裂，也可以用一种不太贵的工具钢来代替。

检验卡具 它们属于量规，但属于与迄今为止所讨论过的那些最规的另外一类。它们主要用于检查大型冲压件的外形尺寸，例如汽车车身零件。

用塑料或在铸铁表面上涂复塑料的复合体常用来制作检验用的卡具(检查卡具)，因它们成本低，重量比整体用铸铁的轻单纯用塑料的比较少，因为它不太稳定，抗磨性较差，而且热膨胀比金属要大。由于大多数冲压件的公差约为±0．5mm，因此塑料在其中多数应用中是合适的。

用来作为检验卡具用的塑料树脂的热膨胀系数约为67μm／m·k，铸铁约为12μm／m·k，但如果以4份玻璃丝布作为填充料与一份树脂相配合，则其热膨胀系数与铸铁相比，大大接近。热膨胀系数的变化并非直接与玻璃填料的数量成正比。例如在一种填充塑料中，增加80%的玻璃使玻璃与树脂间的系数差仅减低40%。

用来作为检验卡具的塑料必须彻底固化以提高稳定性，所用的铸铁必须消除应力。

既不是全塑料也不是组合结构都适宜制作各种检验卡具，但由于成本低和重量轻，两种情况都是值得考虑的。虽然由于成本低和轻的原因而选用塑料－灰铸铁的组合物，但对检验卡具中的易损部分还没有合适的材料来取代经过淬硬的钢材。

校正量规 校正用量规要求高精度、优良抗磨性及最大稳定性。它们系用来检验其它量规之用，并要求它们在长期的使用中保持精度。由于校正用量规的最主要特性之一便是尺寸的稳定性，所以在所用的材料中最好没有残留的奥氏体和残余应力。

虽然高碳高铬钢(如D2和D4)具有合乎要求的特性，但没有一种材料对用米制作校正用量规是比较理想的。这些钢材很难加工，但它们在热处理中所呈现的尺寸变形较少。在二次淬硬范围中回火后并作冷处理(对精密生产用量规也作同样处理)，由这些钢材制成的校正量规，特别是经过最后消除应力的回火之后，具有很好的尺寸稳定性。

在选择校正用量规的材料时，抗磨损是一个重要的(虽然是属于第二位的)考虑因素。经过适当热处理后具有高抗磨性的D2和D4工具钢，在515℃下经气体氮化处理后还可以进一步增加它们的抗磨性。对现在有恒温的室内使用的校正用量规，整体硬质合金是制造这种量规的一种很好的材料。