量具用钢及其热处理注意事项

    合金工具钢除了用来制造刃具，模具等以外，还用来制造量具。常用的量具有千分尺、塞规、环规以及检验其他量具精度的块规等。 

    下面主要介绍制造量具时在选材及热处理方面应着重考虑的几个问题：

1. 尺寸稳定。要求量具在放置和使用整个过程中，始终保持精密的尺寸，这对检验其他精密量具用的块规更为重要。

2. 耐磨性。为了在长期使用中不致因与被测工件经常摩擦而导致量具表面磨损以致失去精度，量具需要有高的耐磨性及高而均匀的硬度。应根据量具的具体使用情况来确定需的硬度值，但最低硬度不小于HRC56。例如块规的工作面就要求硬度大于HRC64。对强度及韧性，量具要求不高。

3. 光洁度。量具的表面应具有高的光洁度等级。一般量具光洁度要求为▽10（相当于表面粗糙度不大于Ra0.100）；而块规等量具要求光洁度更高，为▽13B～14A（相当于表面粗糙度不大于Ra0.012）。

    根据现有钢材经热处理后所达到的性能来看，高碳的合金工具钢比较能满足这些要求。例如含有铬、锰、钨等元素的工具钢和铬滚动轴承钢在进行适当的热处理后，能保证较小的时效变形（长期放置的变形）；经过正确的热加工和热处理，能获得细小的粒状合金渗碳体均匀分布在马氏体基体上的组织，具有高的硬度和耐磨性。

    为了保证光洁度，除了要求有良好的球化组织外，还要求非金属夹杂物、碳化物偏析及液析等的级别都要低，因为当它们暴露在所需要有高光洁度的量具表邮保会给研磨带来困难，并易使量具在使用过程中生锈。

    严重的碳化物偏析还会使热处理后残余奥氏体分布不均匀，并且较难消除，影响到使用过程中的尺寸稳定性。

    常用的量具可选用GCr15、CrMn、CrWMn等钢来制造。精度要咏系偷目捎锰妓毓ぞ吒諸8A、T12A等。也常用10、15钢经渗碳、淬火并低温回火后来制造卡规等量具。

    制造量具时的球化退火、淬火和回火等工艺操作和常规的基本相似，下面仅说明一些不同之处。

    对要求高硬度的量具，淬火温度应取上限，淬火保温时间也应作相应的延长。因为对某些量具来说，获得均匀的高硬度比韧性来的重要。

    为了减少造成尺寸不稳定的因素，除了要求中等硬度及必须着重考虑淬火变形的量具需要在硝盐浴或热油中淬火外，最好不要用分级或等温淬火，以避滦纬山隙辔榷ǖ牟杏喟率咸濉９食Ｓ糜汀⒀嗡溶液作为淬火介质，或者采用水淬油冷双液淬火。

    油淬时油温不宜过高（最高不超过60℃）。为了提高尺寸稳定性，油中淬火的工件，在淬火冷却后应立即在流动的冷水槽中冲洗并保持一段时间（大约15分钟），履谕馕露纫恢隆＠渌槽的温度最好低一些（最好不超过10℃），若无此条件，一般的水冷也能收到一定的效果。

    对尺寸稳定性要求更高的量具应进行冷处理，以促使残余奥氏体的转变。冷处理应在冷水冲洗后立即进行，以提高冷处理效果。

    冷处理的温度一般为-70～-80℃，可在制冷机或“干冰无水酒精溶液”中进行，停留时间应使工件冷透为原则。在“干冰无水酒精溶液”中冷至规定温度后停留0.5～1小时。

    在使用制冷机时，因散热较慢，到温后需保温3小n以上。冷速对冷处理效果又很大影响，故冷处理时装炉量不宜过多，以使工件迅速冷透。

    为了防止冷却时开裂，对形状复杂或厚薄极不均匀的工件，细薄部分用石棉包扎。

    冷处理后，工件温度应回升至室温后再进行回火，回火n立即进行。为了获得高硬度，量具的回火温度应较低（150～160℃）。在热浴中回火时间约1小时，大于50毫米的工件，回火2～4小时。

    保持尺寸稳定是高精度量具最重要的问题。尺寸稳定与否与组织中的马氏体、残余奥氏体和残余应力的稳定程度有关。

    如量具在存放或使用过程中还继续发生马氏体转变、残余奥氏体的分解和残余应力的重新分布的话，必将使量具的尺寸放生变化，从而降低了量具的精度。

    为此需要用较长时间的低温回火或时效处理，其目的是：
（1）使淬火马氏体析出高度弥散的ε-碳化物的过程能充分进行，从而降低马氏体的正方度。得到稳定的回火马氏体；

（2）使未转变的残余奥氏体产生陈化稳定；

（3）使热处理应力或磨削应力通过应变而得到松弛，从而使应力状态稳定。因处理温度低，为使过程充分进悖需要长的保温时间。
    
    对尺寸稳定要求高的量具，在精磨时应留出很少的加工余量，精磨后再进行一次时效处理，消除磨削应力后再研磨。这次时效处理的时间，应根据温度的高低来确定，一般不小于3小时。要求特别高的憔撸在各道研磨工序之间还应穿插进行时效处理，每次只须几小时即可。