定時器發(fā)條工藝編制與研究

摘 要：本文通過大量試驗編制出了定時器發(fā)條的生產(chǎn)工藝，滿足廣大用戶對其機械性能及幾何尺寸的要求。

關鍵詞：定時器 發(fā)條 儀表

中圖分類號：TH765.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（c）-0069-02

儀表發(fā)條是我廠的一種性產(chǎn)品，為了滿足廣大用戶對其機械性能及幾何尺寸的要求。我們做了大量的試驗、吸取最佳生產(chǎn)方案，編制出定時器發(fā)條的生產(chǎn)工藝。實踐證明該工藝是可行的，按此工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品其機械性能及幾何要求都滿足了用戶的要求。

1 試驗方法

材料：2Cr19Ni9M。幾何尺寸為￠10 mm棒料。

對定時器發(fā)條的物理性能的影響因素較多，其主要影響因素為：化學成分、固溶溫度及時間、鹽浴尺寸（變形量）、定性溫度及時間。我們在試驗時，觀察每個因素的影響時都是把其他各因素加以固定，以觀察該因素影響的效果。

2 試驗分析

根據(jù)上述的試驗方法，所得出的效果如下。

2.1 原材料的化學成分對條的性能的影響

試驗條件：固溶1180℃+8′，固溶尺寸為3.7 mm，時效處理490℃+2.00時，其試驗結(jié)果見表1。

由表1可以看出，在其他成份大致相同的情況下，含碳量高者其強度及力矩都是較高的。但軋制效果看較差，軋出的條易裂、而且硬，軋制困難，成品條易斷，脆性較大。含碳量低者其性能略低于含碳量高者，但其塑性很好，合格率高，而在原材料加氮，則其性能較低碳量有一定的提高。我們認為，材料中碳含量高，經(jīng)固溶后，其中的碳化物完全溶解，均勻化。所以表現(xiàn)出固溶后其硬度值較高強度高，同時碳的含量高，易造成晶界腐蝕，因而使塑性下降，脆性增大，在軋制時開裂較大。所以造成工藝難度較大，成品條出現(xiàn)脆斷。組織中加氮，在固溶時，同樣以固溶狀態(tài)溶入在組織中，材料的塑性很好，在經(jīng)過90%的軋制型變量后，金屬組織中的位錯密度提高很大，形成加工硬化，而在時效處理時，有些位錯被恢復，而大量的位錯織構(gòu)被碳、氮所形成的柯氏氣團固定位，因而提高了強度。因而加氮是可行的，但含量不可過高，過高使脆性增大。

綜上所述，我們認為含碳量以0.21%～0.25%為宜，加氮量為0.1%～0.13%，含碳量在0.24以上時，不宜加氮。

2.2 原材料固溶尺寸對條的性能影響

實驗條件：固溶1180℃+8′，時效處理490℃+2.00，成份C：0.22%，其試驗結(jié)果見表2所示。

從表2可以看出，固溶尺寸越大，則其形變量越大，那么位錯密度就越高。即加工硬化效果就越大，在時效強化后條的抗拉強度也隨之提高，但是當變形量過大時位錯密度高到一定程度時，便形成微裂紋，使成品發(fā)條脆性增大，使廢品率提高。另外當變形量大到一定程度時，其力矩的提高幅度并不高。見圖1。但形變低時，其強化效果不佳，在尺寸為4.2 mm左右時，其效果較好，且軋制效果也好。變形量對力矩的落差影響不大，因此我們采用4.2 mm左右的固溶尺寸。

2.3 固溶溫度的影響

試驗條件：固溶尺寸3.7 mm，成分C：0.22%，時效處理490 ℃+2.00，固溶時間：8分鐘。試驗結(jié)果見表3。

由表3可知，固溶溫度的變化對成品發(fā)條的硬度、抗拉強度影響是很小的，對力矩的影響也不明顯，溫度高能使材料的固溶度達到較好的程度，碳化物溶解的較多。在1250 ℃時處理的材料軋制效果較差，可能是金屬組織中的晶粒變大，或是由于溫度過高，組織中產(chǎn)生過燒現(xiàn)象，綜上所述我們認為固溶溫度為1180 ℃左右為宜。

2.4 固溶時間的影響

試驗條件：固溶1180 ℃，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，時效處理490 ℃+2.00。其試驗結(jié)果見表4。

由表4可知，固溶時間長的其效果好，在1180 ℃時，首先說材料是達不到過熱和過燒的，那么時間長，材料中的碳化物溶解的較多，均勻化程度較好，所以表現(xiàn)出固溶后的硬度較低，軋制效果也好。碳原子的均勻化對后續(xù)的時效強化是極有好處的，這樣時效使其柯氏氣團的碳化物微粒更是均勻、彌散，大粒的硬化物較少，對發(fā)條的力矩也有提高。根據(jù)金屬組織中的碳及其成份擴散過程，化合物的溶解時較快些，而均勻化是需要較長的時間的，因此我們認為長時間是好的。從經(jīng)濟效果考慮，取固溶時間為8 min時合適的，時間太短其碳化物的溶解度擴散是極不充分的，對材料的性能無好處。

2.5 時效溫度的影響

試驗條件：固溶1180℃+8′，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，時效時間為2.00小時，其試驗結(jié)果如表5。

由表5可知，時效強化是存在一個最佳溫度區(qū)，在該溫度時，其硬度及抗拉強度都是達到最大值，同樣發(fā)條的力矩輸出也是符合這個規(guī)律的，它們的變化規(guī)律由圖2可清楚的反映出來。在520 ℃時，其組織中的碳化物析出是較為均勻、彌散的，是較理想的碳化物氣團，對位錯的移動阻力最大，因此效果最好，而過高的溫度，金屬組織中的碳化物聚集長大，破壞柯氏氣團的作用，同時，將由冷軋變形所造成的高位錯密度經(jīng)高溫時效使位錯被恢復，或被再結(jié)晶，因而發(fā)條的強度及力矩下降。若溫度低，將造成碳化物形核量不足或形成不了柯氏氣團，故強化效果不佳，因此我們認為時效的溫度應為520 ℃為宜。

2.6 時效時間的影響

試驗條件：固溶1180℃+8′，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，時效溫度為490℃，其試驗結(jié)果如表6所示。

由表6可知，在溫度一定的條件下，時效時間是一個主要的參數(shù)，此試驗所取的溫度是較低的，非理想溫度。但從表6我們可以找出一些規(guī)律性的東西，在該溫度的條件下，時間長一點事有利于時效強化的，但不可過長，過長了同樣會使強度下降。碳原子及金屬原子的擴散速度是很慢的，所以在低溫度時應長一點時間，高溫時應短一點時間。高溫時效的效果不好，易過時效，所以我們認為在目前的裝爐量及加熱條件下時效工藝為520 ℃+2.00小時。

2.7 粗、精軋制的下壓量及軋制道次對成品率的影響

為了保證軋制后發(fā)條的平度、直度及表面質(zhì)量，我們經(jīng)過試驗認為，每次下壓量不易過大，變形量以10%為宜，這樣方可保證發(fā)條的尺寸均勻性好，可提高發(fā)條的彈性。因此我們就現(xiàn)有的軋機編制出軋制道次及下壓量，實踐證明可行，所以保證質(zhì)量。

3 結(jié)論

我們根據(jù)這些試驗及實踐的考驗，編制出了定時器發(fā)條的生產(chǎn)工藝，按該工藝生產(chǎn)出的發(fā)條其性能及幾何尺寸是可以得到保證的。

參考文獻

[1]北京鋼鐵學院.金屬學[M].

[2]熱處理原理[M].大連工學院.