CN108181152A - 一种800hv～850hv标准显微硬度块的制作方法 - Google Patents

一种800hv～850hv标准显微硬度块的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，属于计量测试领域。方法为：选择SKF3轴承钢作为基础材料并通过验收、熔炼、预加工、粗加工、热处理、精加工、去磁、去应力、包装，时效性处理得到一种800HV～850HV标准显微硬度块。本发明突破了现有标准显微硬度块的技术极限，解决了高硬度试样的硬度测量问题。采用本发明的方法制作的硬度块能够满足JJG148‑2006《标准维氏硬度块检定规程》的规定，且硬度值远高于现有技术。

Description

一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法
技术领域
本发明涉及一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，属于计量测试领域。
背景技术
中国硬度计量专业历史悠久，我国经过长期的努力。在常用硬度测试领域已建立起较为全面的硬度标准体系。随着现代材料科学的发展，特种陶瓷、陶瓷基复合材料等越来越多的高硬度材料广泛的应用于各行各业。这对显微硬度测试提出了新的挑战，作为显微硬度的载体，标准显微硬度块符合JJG148-2006《标准维氏硬度块检定规程》，用于检定校准显微硬度计，采用现有技术手段制造的标准显微硬度块最高为750HV左右，达到技术瓶颈，已无法满足现有需求。故研制一种800HV～850HV标准显微硬度块成为了迫在眉睫的任务。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决现有技术无法满足使用需求的问题，提供一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法。
本发明的主要目的是通过下述技术方案实现的。
一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，具体步骤如下：
步骤一、采用电渣重熔工艺对SKF3材料进行熔炼；将碱度≥2的四系渣料在850℃下烘烤10小时；四系渣料的质量为SKF3材料的8％；将所需熔炼的SKF3材料作为电极置于渣池上方，四系渣料置于渣池中，通电加热，温度升至SKF3材料熔点时电极底端开始融化，按照3t/h的熔炼速度进行熔炼，此时SKF3材料融化成金属液滴，金属液滴穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的冷却下凝固成为钢锭；全程通入干燥的氮气，防止氧化，熔炼后得到熔炼样；
步骤二、将步骤一所得的熔样炼进行正火处理，加热到870℃～890℃之间，保温4h，出炉空冷，得到正火样；对正火样进行退火处理，将正火样加热到780℃，保温4h，后随炉冷却，温度下降至710℃，保温8h，得到退火样；
步骤三、将步骤二所得的退火样进行预加工和粗加工，得到倒角1.5mm×45°，表面粗糙度Ra≤0.04μm的加工样；
步骤四、对步骤三所得的加工样进行调质处理：首先对加工样进行淬火处理，将加工样加热到840℃～850℃，保温1h以上，出炉在油中快速冷至240℃，再二次水冷至70℃～100℃，得到淬火样；随后对淬火样进行回火处理，将淬火样放入170℃恒温箱，恒温8h以上，得到调质样；
步骤五、对步骤四所得的调质样进行精加工、去磁和去应力，包装，时效性处理，得到一种800HV～850HV标准显微硬度块。
预加工，根据JJG148-2006标准金属维氏硬度块检定规程中对于标准块几何形状的要求，其要求的几何尺寸不小于因此预加工首先采用线切割的方式得到的试样。
粗加工，具体为采用砂轮进行无心磨，后用车床进行正反面扫平，后采用平面磨床进行平磨及精磨，得到倒角1.5mm×45°，表面粗糙度Ra≤0.04μm的试样。
精加工，具体对试样进行研磨处理，之后将试样研磨抛光至镜面，得到表面粗糙度Ra≤0.02μm的试样。
去磁，具体为选用平台式退磁机对试样进行退磁处理，去除正反面电磁力。
回火去应力，具体为将退磁后试样放入到120℃恒温箱保温8h以上。
包装，具体为：用20％的白凡士林，加上80％的防锈油。加热到融化并搅拌。将制作好的防锈油完整的，均匀的涂抹在硬度块上。并用气相防锈纸包裹硬度块，再套上封口塑料袋。
时效性处理，搁置在环境温度(23±2)℃湿度(40±10)％RH的环境中放置为180天，得到一种800HV～850HV标准显微硬度块
有益效果
1、经熔炼，原材料得到了提纯，使硬度块达到表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀的效果，从而大大的提高了标准显微硬度块的均匀度。
2、经调质处理，使硬度块内部的金相组织大部分转换为马氏体组织，从而提高硬度块硬度值，突破至800HV～850HV。
3、经过步骤三与步骤五，使硬度块具有满足JJG148-2006《标准维氏硬度块检定规程》的形状及良好的表面粗糙度，平行度等，且时效性处理，可进一步消除内应力，稳定组织，从而提高标准显微硬度块的稳定性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，具体步骤如下：
步骤一、选材：采用牌号为SKF3的钢锭作为基础材料，投料前需进行化学分析，力学性能测试，如验收符合XCJS-341-2009-01(SKF D33-1B10001)。
进一步地，验收，需进行化学成分分析：C：0.99，Si：0.27，Mn：0.36，S：≤0.025，P：≤0.0091，Cr：1.48，Ni：0.016，Cu：0.0069，Mo：≤0.005。
进一步地，验收，需进行力学性能测试：抗拉强度：1617MPa，冲击功：28J，硬度：61.1HRC。
进一步地，采用电渣重熔工艺对SKF3进行熔炼，将碱度为2的四系渣料在850℃下烘烤10小时，四系渣料的质量为SKF3材料的8％；将所需熔炼的SKF3材料作为电极置于渣池上方，四系渣料置于渣池中，通电加热，温度升至电极熔点时电极底端开始融化，金属液滴穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的冷却下凝固成为钢锭。全程通入干燥的氮气，防止氧化，按照3t/h的熔炼速度进行熔炼，得到熔炼样。
步骤二、对熔炼样进行正火处理，加热到880℃，保温4h，出炉空冷，得到正火样。
对正火样进行退火处理，将正火样加热到780℃，保温4h，后随炉冷却，温度下降至710℃，保温8h，得到退火样。
步骤三、对退火样进行预加工，根据JJG148-2006《标准金属维氏硬度块检定规程》中对于标准硬度块几何形状的要求，其要求的几何尺寸为不小于 因此预加工首先采用线切割的方式得到的预加工样。
进一步地，对预加工样进行粗加工，具体为采用砂轮进行无心磨，后用车床进行正反面扫平，后采用平面磨床进行平磨及精磨，得到倒角1.5mm×45°，表面粗糙度Ra≤0.04μm的粗加工样；
步骤四、对粗加工样进行调质处理：首先对粗加工样进行淬火处理，将粗加工样加热到845℃，保温1h，出炉在油中快速冷至240℃，再二次水冷至80℃，随后进行回火处理，放入170℃恒温箱，恒温8h以上，得到调质样。
步骤五、对调质样进行精加工，具体对调质样进行研磨处理，之后进行研磨抛光至镜面，得到尺寸表面粗糙度Ra≤0.02μm的精加工样。
对精加工样去磁，具体为选用平台式退磁机对试样进行去磁处理，去除正反面电磁力，得到去磁样。
对去磁样进行去应力处理，具体为将退磁后试样放入到120℃恒温箱保温8h，得到去应力样。
对去应力样进行包装，具体为：用20％的白凡士林，加上80％的防锈油。加热到融化并搅拌。将做好的防锈油完整的，均匀的涂抹在硬度块上。并用气相防锈纸包裹硬度块，再套上封口塑料袋，得到包装样。
对包装样进行时效性处理，具体为将包装样搁置在环境温度(23±2)℃湿度(40±10)％RH的环境中放置为180天，得到一种800HV～850HV标准显微硬度块。
按照以上流程，加工标准显微硬度块，抽检10块，采用国防最高标准的显微硬度块检定装置对硬度块进行硬度试验，结果见表1。
表1标准显微硬度块试验结果
由表1可得，本实施例所述加工工艺所产标准显微硬度块的硬度值在830HV1左右，重复性良好，均匀度均小于4％。其余外形尺寸，如厚度、面积、倒角等及平面粗糙，平行度，平面度等均符合JJG148-2006《标准维氏硬度块检定规程》的要求。
实施例2
一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，具体步骤如下：
步骤一、选材：采用牌号为SKF3的钢锭作为基础材料，投料前需进行化学分析，力学性能测试，如验收符合XCJS-341-2009-01(SKF D33-1B10001)。
进一步地，验收，需进行化学成分分析：C：1.0，Si：0.27，Mn：0.37，S：0.0018，P：0.0077，Cr：1.44，Ni：0.17，Cu：0.0098，Mo：≤0.005。
进一步地，验收，需进行力学性能测试：抗拉强度：1620MPa，冲击功：28J，硬度：62.1HRC
进一步地，采用电渣重熔工艺对SKF3进行熔炼，将碱度为3的四系渣料在850℃下烘烤10小时，四系渣料的质量为SKF3材料的8％；将所需熔炼的SKF3材料作为电极置于渣池上方，四系渣料置于渣池中，通电加热，温度升至电极熔点时电极底端开始融化，金属液滴穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的冷却下凝固成为钢锭。全程通入干燥的氮气，防止氧化，按照3t/h的熔炼速度进行熔炼，得到熔炼样。
步骤二、对熔炼样进行正火处理，加热到885℃，保温4h，出炉空冷，得到正火样。
对正火样进行退火处理，将正火样加热到780℃，保温4h，后随炉冷却，温度下降至710℃，保温8h，得到退火样。
步骤三、对退火样进行预加工，根据JJG148-2006《标准金属维氏硬度块检定规程》中对于标准块几何形状的要求，其要求的几何尺寸不小于因此预加工首先采用线切割的方式得到的预加工样。
进一步地，对预加工样进行粗加工，具体为采用砂轮进行无心磨，后用车床进行正反面扫平，后采用平面磨床进行平磨及精磨，得到倒角1.5mm×45°，表面粗糙度Ra≤0.04μm的粗加工样；
步骤四、对粗加工样进行调质处理：首先对粗加工样进行淬火处理，将E加热到840℃，保温3h，出炉在油中快速冷至240℃，再二次水冷至70℃，随后进行回火处理，放入170℃恒温箱，恒温10h，得到调质样。
步骤五、对调质样进行精加工，具体对试样进行研磨处理，之后研磨抛光至镜面，得到尺寸表面粗糙度Ra≤0.02μm的试样精加工样。
对精加工样去磁，具体为选用平台式退磁机对试样进行退磁处理，去除正反面电磁力，得到去磁样。
对去磁样进行去应力处理，具体为将退磁后试样放入到120℃恒温箱保温8h以上，得到去应力样。
对去应力样进行包装，具体为：用20％的白凡士林，加上80％的防锈油。加热到融化并搅拌。将制作好的防锈油完整的，均匀的涂抹在硬度块上。并用气相防锈纸包裹硬度块，再套上封口塑料袋，得到包装样。
对包装样进行时效性处理，具体为将包装样搁置在环境温度(23±2)℃湿度(40±10)％RH的环境中放置为180天，得到一种800HV～850HV标准显微硬度块。
按照以上流程，加工标准显微硬度块，抽检10块，采用国防最高标准的显微硬度块检定装置对硬度块进行硬度试验，结果见表2。
表2标准显微硬度块试验结果
由表2可得，本实施例所述加工工艺所产标准显微硬度块的硬度值在835HV1左右，重复性良好，均匀度均在2.0％左右，远远小于规程要求的4.0％。其余外形尺寸，如厚度、面积、倒角等及平面粗糙，平行度，平面度等均符合JJG148-2006《标准维氏硬度块检定规程》的要求。

Claims (4)

1.一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、采用电渣重熔工艺对SKF3材料进行熔炼；将碱度≥2的四系渣料在850℃下烘烤10小时；四系渣料的质量为SKF3材料的8％；将所需熔炼的SKF3材料作为电极置于渣池上方，四系渣料置于渣池中，通电加热，温度升至SKF3材料熔点时电极底端开始融化，按照3t/h的熔炼速度进行熔炼，此时SKF3材料融化成金属液滴，金属液滴穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的冷却下凝固成为钢锭；全程通入干燥的氮气，防止氧化，熔炼后得到熔炼样；
步骤二、将步骤一所得的熔炼样进行正火处理，加热到870℃～890℃之间，保温4h，出炉空冷，得到正火样；对正火样进行退火处理，将正火样加热到780℃，保温4h，后随炉冷却，温度下降至710℃，保温8h，得到退火样；
步骤三、将步骤二所得的退火样进行预加工和粗加工，得到倒角1.5mm×45°，表面粗糙度Ra≤0.4μm的加工样；
步骤四、对步骤三所得的加工样进行调质处理：首先对加工样进行淬火处理，将加工样加热到840℃～850℃，保温1h以上，出炉在油中快速冷至240℃，再二次水冷至70℃～100℃，得到淬火样；随后对淬火样进行回火处理，将淬火样放入170℃恒温箱，恒温8h以上，得到调质样；
步骤五、对步骤四所得的调质样进行精加工、去磁和去应力，包装，时效性处理，得到一种800HV～850HV标准显微硬度块。
2.如权利要求1所述的一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，其特征在于：步骤三所述的预加工为：根据JJG148-2006《标准金属维氏硬度块检定规程》中对于标准块几何形状的要求，其要求的几何尺寸为不小于 因此预加工首先采用线切割的方式得到的试样；
所述粗加工具体为采用砂轮进行无心磨，后用车床进行正反面扫平，后采用平面磨床进行平磨及精磨，得到倒角1.5mm×45°，表面粗糙度Ra≤0.04μm的试样。
3.如权利要求1所述的一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，其特征在于：步骤五所述的精加工为：对试样进行研磨处理，之后研磨抛光至镜面，得到不小于表面粗糙度Ra≤0.02μm的试样。
4.如权利要求1所述的一种800HV～850HV标准显微硬度块的制作方法，其特征在于：步骤五所述的去磁具体为选用平台式退磁机对试样进行退磁处理，去除正反面电磁力；
所述的回火去应力具体为将退磁后试样放入到120℃恒温箱保温8h以上；
所述的包装具体为：用20％的白凡士林，加上80％的防锈油；加热到融化并搅拌；将制作好的防锈油完整的，均匀的涂抹在硬度块上；并用气相防锈纸包裹硬度块，再套上封口塑料袋；
所述的时效性处理为：搁置在环境温度(23±2)℃湿度(40±10)％RH的环境中放置为180天。
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