量具的承载特点、常用钢种及热处理特点探析

1.量具使用时的承载特点

量具是检验成品和半成品尺寸及其精度的工艺装备。量具在使用过程中所承受的载荷，主要是与被检测物件之间的摩擦、大气中水分和使用者手汗的浸蚀以及使用过程中环境温度的影响等。

2.量具的主要失效形式

由量具的主要承载特点可以判断，其主要失效形式是磨损、锈蚀和尺寸精度超差等。

（1）量具的磨损 量具磨损主要是被检物钢铁零件中的硬质相，如碳化物和夹杂物等造成的颗粒磨损和高塑性的被检物，如有色金属等造成的粘着磨损。此外，量具的磨损还与被检物的表面粗糙度、表面浮尘（SiC）等有关。

（2）锈蚀 锈蚀由于大气中水分携带的酸或碱性物质对其长时间作用和操作者手上汗液中盐、碱的作用而造成的。因此，对于精密量具不使用时，往往要放在干燥（有防潮剂）的玻璃器皿中放置；使用时，要带洁净的手套拿持等。对于一般经常使用的量具，也要保持在表面涂防锈油状态。量具锈蚀的结果，不仅影响使用时的测量准确度，而且会在去除锈迹过程中造成磨损。

（3）尺寸精度超差 量具尺寸精度超差，不仅与其磨损和锈蚀有直接关系，而且与长期存放和使用过程中内部组织结构的转变（时效效应）有关。因此，不同精度的量具，对其材料及其热处理后的组织稳定性有不同程度的要求。

3.量具用钢的选择及质量要求

由于量具的工作面均要求很光洁，如果对钢中的非金属夹杂物和碳化物的不均匀性控制不好，可能在量具极小粗糙度的表面上产生细小的点状缺陷以及区域性的残留应力分布，导致力学性能各向异性，以至助长不均匀变形和热处理后残留奥氏体分布不均，最终影响量具的尺寸稳定性。为此，对量具用钢的原始组织往往有相对严格的要求。

4.量具的热处理特点

为了使量具在使用过程中有足够的耐磨性和尺寸稳定性，量具应施以特殊热处理，以确保获得高硬度和稳定的组织状态。因此，量具热处理有以下一些特点：

（1）相对较低的淬火温度 大多数量具使用过共析钢（碳素工具钢和合金工具钢）制作。如果淬火加热温度较高，会使钢中碳化物溶解过多。如此，不仅减弱了组织中硬质相（碳化物）抵抗磨损的有利作用；而且增加淬火后组织中残留奥氏体数量，即增加其时效效应，致使量具的尺寸稳定性变差。因此，用碳素工具钢和合金工具钢制作的量具，一般要在其允许的淬火温度范围下限进行加热；冷却时，在确保不被淬裂的前提下，尽量采用较快冷却速度。

（2）淬火后及时冷处理 对于精密量具，往往淬火后需要进行冷处理，以便确保数量尽量少的残留奥氏体；特别是为避免淬火后的残留奥氏体发生稳定化，冷处理应在淬火后1h内及时进行。有时，为了避免因淬火应力过大而产生裂纹，淬火和冷处理之间进行一次低温回火。为了消除冷处理产生的新应力，再进行一次低温回火。(www.xing528.com)

（3）低温人工时效处理 对于一般量具淬火后，进行一次低温、长时间回火（150～160℃，保温4～5h）即可。对于要求精度特别高的量具，除了淬火、回火和冷处理外，最后还要进行一次或几次低温（120～140℃，保温12～24h）人工时效处理，旨在使已极少的残留奥氏体趋于更加稳定和内应力降得更低，从而大大减少量具使用过程中可能产生的时效效应。

5.量具的热处理技术要求

（1）硬度 在国家有关标准中，对各种量具的硬度均有明确规定，如表5-35所示。为提高量具的耐磨性，在保证尺寸稳定性的前提下，允许适当提高硬度。例如，采用钢结硬质合金和普通硬质合金制作量具等情况，不受钢质量具硬度范围的限制。

表5-35 量具热处理硬度要求举例

（2）显微组织 量具热处理的显微组织要求见表5-36所示。

表5-36 量具热处理的金相组织要求

6.量具的制造工艺路线和热处理工艺方法

1）精密量具制作工艺路线：锻造和球化退火→正火或调质→切削加工→淬火和校正→回火→清洗→冷处理→回火→人工时效→发黑或喷砂→磨削加工→人工时效→精磨或抛研→包装等。

2）对于一般量具，可根据实际需要选择上述的部分工序或增加必要的其他工序，如表面强化热处理等。

3）常用量具钢的热处理工艺方法，囊括热处理的各种工艺方法，将结合典型量具热处理工艺设计实例进行阐述。