量具材料及工艺
来源：河北洪城量具 发布时间：2012-4-26 14:26:54
关键词：量具
一、量具的工作条件及量具用钢的性能要求：量具是用来度量工件尺寸的工具，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。由于量具在使用过程中经常受到工件的磨擦与碰撞，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）在特殊环境下具有抗腐蚀性。
二、常用量具用钢：根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种：
（1）形状简单、精度要求不高的量具．可选用碳素工具钢．如T10A、TllA。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、塞规料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、使雨中易受冲击的量具，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。但量具须经渗碳、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．但须经调质处理．再经高频淬火回火后使用．亦可保证量具的精度。
（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、回火处理后可使其硬度达HRC56—58，同时可保证量具具有良好的耐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．可选渗氮钢38CrMoAl或冷作模具钢Cr12MoV。 3CrMoAl钢经调质处理后精加工成形，然后再氯化处理．最后需进行研磨。Cr12MoV钢经调质或淬火、回火后再进行表面渗氮或碳、氮共渗。两种钢经上过热处理后．可使量具具有高耐磨性、高抗蚀性和高尺寸稳定性。
三、量具钢的热处理 量具钢热处理的主要特点是在保持高硬度与高耐磨性的前提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保持尺寸的稳定。量具在使用过程中随时间延长而发生尺寸变化的现象称为量具的时效效应。这是因为：
①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版。
②马氏体在使用中继续分解，正方度降低引起体积收缩。
③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现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℃，回火时间不应小于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。冷处理温度一般为一70—－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，淬火、回火后．再在120～150℃进行24～36 h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。总之．量具钢的热处理为除了要进行一段过共析钢的正常热处理（不完全淬火十低温回火）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。
（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）在特殊环境下具有抗腐蚀性。
二、常用量具用钢：根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种：
（1）形状简单、精度要求不高的量具．可选用碳素工具钢．如T10A、TllA。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、塞规料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、使雨中易受冲击的量具，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。但量具须经渗碳、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．但须经调质处理．再经高频淬火回火后使用．亦可保证量具的精度。
（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、回火处理后可使其硬度达HRC56—58，同时可保证量具具有良好的耐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．可选渗氮钢38CrMoAl或冷作模具钢Cr12MoV。 3CrMoAl钢经调质处理后精加工成形，然后再氯化处理．最后需进行研磨。Cr12MoV钢经调质或淬火、回火后再进行表面渗氮或碳、氮共渗。两种钢经上过热处理后．可使量具具有高耐磨性、高抗蚀性和高尺寸稳定性。
三、量具钢的热处理 量具钢热处理的主要特点是在保持高硬度与高耐磨性的前提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保持尺寸的稳定。量具在使用过程中随时间延长而发生尺寸变化的现象称为量具的时效效应。这是因为：
①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版。
②马氏体在使用中继续分解，正方度降低引起体积收缩。
③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现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℃，回火时间不应小于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。冷处理温度一般为一70—－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，淬火、回火后．再在120～150℃进行24～36 h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。总之．量具钢的热处理为除了要进行一段过共析钢的正常热处理（不完全淬火十低温回火）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。
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