定时器发条工艺编制与研究

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仪表 发条 是我 厂的- 种性 产品 ，为 了满足广大用 户对其机 械性能 及几何尺寸的要求。我们做了大量的试验、吸取最佳生产方案，编制出定时器发条的生产工艺。实践证 明该工艺是 可行的 ，按此工艺 所生产的产品其机械性能及几何要求都满足 了用户的要 求。

1 试验方法材 料 ：2 C r1 9Ni9M 。几 何 尺 寸 为10mm棒料 。

对定时 器发条的物理性能的影 响因素较 多，其 主要影响 因素为 ：化学 成分 、固溶温度及时间、盐浴尺寸(变形量)、定性温度及时间。我们在试验时，观察每个因素的影响时都是把其他各因素加以固定 ，以观察该 因素影 响的效果 。

表 12 试验分析根据 上述 的试验 方法 ，所得 出的效果如 下。

2.1原材料的化学成分对条的性能的影响试验 条件 ：固溶 ll 8O℃8 ，固溶尺寸为3.7 mm，时效处理490122.00时，其试验结果见表 1。

由表1可以看出，在其他成份大致相同的情况下，含碳量高者其强度及力矩都是较 高的 。但 轧 制效果 看较 差 ，轧 出的 条易裂、而且硬 ，轧制困难 ，成 品条易断 ，脆性较大 。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 ，则其性 能较 低碳量有-定的提高。我们认为 ，材料 中碳含量高 ，经固溶后 ，其中的碳化物完全溶 解，均匀化。所以表 现出固溶后其 硬度值较高 强度高 ，同时碳的含量高 ，固溶后 成品发条 编号 成份HRB 轧制效果 HV 6 b Ml M2 △Ml C：0.26% 94 差 603 198 4800 3620 l180C：0.22% l 93 较好 589 l87 45O0 3080 l120N：0.132%l C：0.22% 90 好 575 l8O 4260 3O40 1220注 ：M2为满弦后退两 圈的力矩 ，M1为满弦后退 l2O。的 力矩 。

表 2固溶后 成品发条 编号 尺寸HRB 压缩量 轧制效果 6 b HV M1 M21 3.5 89 87.4% 好 l81.6 575 4298 28582 3.7 90 88.1% 好 180.3 575 4260 28383 4.2 9l 89.5% 好 l85.1 584 454.5 3O634 5.0 9l 91.2% 差 l88.1 590 4583 3243图 1 变形量与 M的关系易造成晶界腐蚀，因而使塑性下降，脆性增大，在轧制时开裂较大。所以造成工 艺难 度较大，成品条出现脆断。组织中加氮，在固溶时 ，同样以固溶状态溶 入在组织 中，材料的塑性很好，在经过90%的轧制型变量后 ，金属组织中的位错密度提高很大，形成加工硬 化 ，而在时 效处 理时 ，有些 位错 被恢复 ，而大量的位错织构被碳、氮所形成的 柯氏气团固定位 ，因而提高 了强度 。因而加氮是 可行的 ，但含量不可过高 ，过高使脆性增大 。

综上所述 ，我们认为含碳量以0.21%～0.25%为宜，加氮量为o.1%～o.13%，含碳量在0.24以上时 ，不宜加氮 。

2.2原材料固溶尺寸对条的性能影响实验条件：固溶11 8O℃8 ，时效处理490℃2.O0，成份C：0.22%，其试验结果见表2所示 。

从表2可以 看 出，固溶尺寸越 大 ，则其形变量越大，那 么位错密度就越高。即加 工硬化效果 就越 大 ，在时效 强化后条 的抗拉强度也随 之提 高 ，但是 当变形量过大 时位错密度高到-定程度时 ，便形成微裂纹 ，使成品发条脆性 增大 ，使废 品率提高。另外当变形 量大到- 定程 度时 ，其力矩 的提 高幅度并不高。见图1。但形变低时 ，其强化效果不佳 ，在尺寸为4.2 mm左右时 ，其效果较好 ，且轧制效果也好。变形量 对力矩的落差影响不大，因此我们采用4.2 mm左右的固溶尺寸 。

2.3固溶温度的影响试验条件：固溶尺寸3.7 mm，成分C：0.22%，时效处理490℃2.O0，固溶时间：8分钟。试验结 果见表3。

由表3可知 ，固溶温度 的变化对成品发条的硬度、抗拉强度影响是很小的 ，对力矩的影响也 不明显 ，温度高 能使材料的 固溶度达到较好的程度 ，碳化物溶解的较 多。在l 250℃时处理的材料轧制效果较差 ，可能是金属组织中的晶粒变大，或是由于温度过高，组织中产生过烧现象，综上所述我们认为 固溶温度为 l1 80℃左右为宜 。

2.4固溶时间的影响试验条件：固溶 ll80℃，尺寸3.7 mm，科技资讯 SCIENCE ＆ TECHNOLOGY INFORMATION 69袭 3固溶后 成品发条 编号 温度HRB 轧制效果 HV 6 b Ml M2 △M1 l15O℃ 90.3 较好 582 l82.2 4310 2928 1l322 ll8O℃ 90.1 较好 575 l8O.3 4260 2820 12253 l200℃ 90.1 较好 575 181.2 4260 2920 ll404 1250℃ 88.5 差 578 181.8 4403 2985 l218表 4固溶后 成品发条 编号 时间HRB 轧制效果 HV 6 b Ml M2 △M1 8min 90.1 好 575 l8O.3 4260 2835 14252 5rain 90.3 好 574 179.4 42l2 2868 l3443 lOmin 88.3 好 575 181.7 4403 3015 l388表 5编号 温度 HV 6 b Ml M2l 600 ℃ 520 158 3940 260o2 550 ℃ 549 164 40o0 270o3 520℃ 57l 182.8 4320 29404 490 ℃ 575 l80.3 4260 28355 450 ℃ 563 l78.7 4155 2798图 2表 6编号 时间 HV 6 b Ml M2 △M1 2.o0小时 l80.3 575 4260 2835 12252 1.5O小时 180.7 575 4260 2940 13203 2.50小时 184 584 4365 3000 l365成份C：0.22%，时效处理490℃2.O0。其试验结果见表4。

由表4可知 ，固溶时 间长的其效 果好 ，在 ll 8O℃时 ，首先说材料是达不到过热和过烧的，那 么时 间长 ，材料中的碳化物溶解的较多 ，均匀化 程度较好 ，所以表现出固溶后的硬度较低 ，轧制效果也好 。碳原子的均匀化对 后续 的时效 强化 是极有好处的 ，这样时效使其柯 氏气团的碳化物微粒更是均匀 、弥 散，大粒 的硬化物较少 ，对发条的力矩也有 提高。根据金 属组织 中的碳及其成份扩散过程，化 合物的溶解时较快些 ，而均匀化是 需要较长 的时 间的 ，因此我们 认为长时 间是好的。从 经济效果考虑，取 固溶时间为8 min时合适的，时间太短其碳化物的溶 解度扩散是极 不充分的 ，对材料 的性能无好处 。

2.5时效温度的影响试验条件：固溶l180"C8 ，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，时效时间为2.004，时，其试验结果如表5。

由表 5可知 ，时效强化是存在 -个最佳温度区，在该温度时，其硬度及抗拉强度都是达到最大值，同样发条的力矩输出也是符合这个规律的 ，它们的变化规律 由图2可清楚的 反映 出来 。在520℃时，其组织中的碳化物析 出是较为均匀、弥散的，是较理想的碳化物气团，对位错的移动阻力最大，因此效果最好 ，而过高的温度 ○属组织 中的碳化物聚集长大 ，破坏柯氏气团的作用 ，同时，将由冷轧变形所造成的高位错密度经高温时效使位错被恢复，或被再结晶，因而7O 科技资讯 SCIENCE＆ TECHNOLOGY INFORMATION工 业 技 术发条的强度及力矩下降。若温度低，将造成碳化 物形核量 不足或形成 不了柯氏 气团 ，故强化效果不佳 ，因此我们认 为时效 的温度应为520℃为宜 。

2.6时效时间的影响试验条件 ：固溶l180℃8 ，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，时效温度为49O'C，其试验结果 如表6所示 。

由表6可知 ，在温度 -定的 条件下 ，时效 时间是-个 主要 的参数 ，此试验所取 的温 度是较低的 非理想温 度。但从表6我们可以找 出-些规律 性的东西 ，在该温度 的条件 下，时 间长-点事 有利于时效强化的 ，但 不可过长 ，过长了同样会使强度下降 。碳原子及金属原 子的扩散速 度是 很慢的 ，所以在低温度时 应长 -点时 间 ，高温时应 短- 点时 间 。高温时 效的效 果 不好 ，易过 时效，所以我们认为在目前的装炉量及加热条件下时效工艺为520℃2.004，时 。

2.7粗.精轧制的下压量及轧制道次对成品率的影响为 了保证轧制 后发 条的平 度、直 度及表面质量 ，我们经过试验认为 ，每次下压量不易过大，变形量以1O%为宜 ，这样 方可 保证发条的尺寸 均匀性 好 ，可提 高发条的弹性 。因此我们就现有 的轧机编制 出轧制道次及 下压量 ，实践证 明 可行 ，所以保 证 质量 。

3 结论我们 根据这些 试验及 实践的考 验 ，编制出 了定时 器发条的生产工艺 ，按该工艺生产出的发条其性 能及几何尺寸是可以得到保证的 。