摘 要

本文研究的题目是活络销筒（脚爪）材料组织性能及制造工艺分析研究。结合18Ni(350）马氏体时效钢材料组织性能及制造工艺的研究，对材料新产品的研发具有重要的应用价值。

本文研究了活络销筒（脚爪）产品的结构及使用性能特点、材料产品的心部、表层显微组织、显微硬度等，分析了材料产品的成型制造工艺途径，提出基本的材料产品的制造加工工艺路线。

研究表明：取样材料的显微组织具有18Ni(350）马氏体时效钢淬火加高温回火的显微组织特征，其硬度值与高温回火后的基本相同，观察中发现，脚爪头部表层存在一层2μm厚的白亮层。结合对原材料产品使用性能要求以及组织性能的分析研究，提出了该产品的制造工艺路线（钢管毛坯下料-封头处理（线性摩擦焊）-调质处理-机械加工（精加工）-头部纵向剖分（线切割）-离子氮化），该方案具有技术可行性。

本文的特色与创造价值：本研究从产品实物的使用性能要求出来，分析了产品原材料的组织性能，再从产品制造加工的技术要求出发，提出了可行的制造工艺路线，其研究对18Ni（350）马氏体时效钢活络销筒（脚爪）材料产品的研发具有参考价值。

关键字 马氏体时效钢；活络销筒（脚爪）；显微组织；制造工艺设计；

Abstract

The thesis is a detachable pin tube (PAW) analysis on the properties of the material and manufacturing process. The study on microstructure, properties and manufacturing process of 18Ni (350) maraging steel has important application value in the research and development of new materials.

This paper studied the active pin cylinder (PAW) product structure and performance characteristics, material core, microstructure, microhardness, analyzed the molding material product manufacturing process, the proposed manufacturing process route of basic materials and products.

The research show that the microstructure of sampling material with 18Ni (350) microstructure characteristics of maraging steel quenching and high temperature tempering, the hardness and high temperature tempering is basically the same as that observed in its head surface layer has a thickness of 2 m white layer. According to the raw material product performance requirements and analysis of organization performance, the manufacturing process of the product line (steel cutting head - baked (linear friction welding) - quenched - machining (finishing) - vertical split head (WEDM) - ion nitriding), this scheme has the technology feasibility.

In this paper, the characteristics and the creation of value: This study from the requirements of product performance in kind, microstructure and properties of raw materials were analyzed, from the technical production requirements of the proposed manufacturing process route is feasible, the research of 18Ni (350) martensitic steel rolling pin cylinder (paw Effect Research) material products have reference value.

Key Words maraging steel; rolling pin cylinder (PAW); microstructure; manufacturing process design;

目 录

摘 要 3

第一章 绪论 1

1.2 马氏体时效钢研究现状 2

1.3 马氏体时效钢的热处理工艺、成分组织和性能 3

1.4 本文研究内容 4

第二章 材料与方法 5

2.1 实验材料 5

2.2 实验设备 5

2.2.1 金相试样镶嵌机 5

2.2.2 金相试样抛光机 6

（1）操作规程 6

2.2.3 光学显微镜 7

2.2.4 HX-1000TM 显微硬度计 8

第三章 活络销筒（脚爪）材料的试验研究 9

3.1 活络销筒（脚爪）材料组织观察 9

如图3.1所示为活络销筒（脚爪）材料的显微组织。图中可见，其组织为典型的回火索氏体组织。 9

3.2 活络销筒（脚爪）材料样品的显微硬度测试 10

3.2.1 组织分析 10

3.2.2显微硬度测试分析 11

第四章 活络销筒（脚爪）材料成型与工艺设计 14

4.1 活络销筒（脚爪）的使用性能特点 14

（1）高强韧性和强疲劳强度 14

（2）调质处理工艺 14

（3）焊接性能好，焊接时不需要预热 14

（4）抗拉、屈服强度，腐蚀性能 15

4.2 钢管的封头处理与表面涂层优化设计 15

4.2.1毛坯钢管的下料与样品的尺寸 15

4.2.2 毛坯样品的封头处理方法 16

4.2.3 活络销筒（脚爪）的疲劳伸张寿命与表面耐磨性能要求 16

4.2.4 制造加工工艺路线分析 17

第五章 结论 18

5.1 主要研究结论 18

5.2 不足与改进 18

参考文献 19

致谢 20

第一章 绪论

1.1 引言

随着现代社会的发展，在工业和工厂中运用了大量的具有一些特殊类别的钢铁材料，来满足工业发展对材料的高智能要求。上个世纪60年代初，国际Ni公司开发了一种高合金和超高强度的、塑韧性比较好的马氏体不锈钢^[1]。由此在不同国家开发出不同材料、不同商标的马氏体不锈钢，18Ni(250),18Ni(300),18Ni(350)的钢。这些钢可用于机械、工业、航空方面。特别适用于制作模具（塑料模具、挤压模具等），制造高精度、超镜面、大截面、批量生产的机械零配件。但由于价格比较贵，使用受到大量的限制。这些钢的出现，立刻引起了各国材料工作者的重视，好多材料研究者对马氏体时效钢的加工工艺、各种性能和强韧化工艺进行了大量的研究，探索了马氏体的屈服强度及其性能特点，研究了各个强度级别的钢的组织成分，其钢的种级别如表1.1所示。

表1.1 马氏体时效钢的牌号与成分

这类马氏体时效钢的组织中基本上只含微量的碳，主要是利用合金元素的固溶强化和Co、Mo、Ti等合金元素形成金属间化合物，来提高了强度和屈服强度[11]。C在钢中成为有害元素，所以马氏体时效钢与其他类型的钢相比，具有不同的强韧性。即使是在无碳的马氏体基体，碳与钛结合生成非金属杂质，也会降低钢的韧性。Ni对提高钢的强韧性具有很大的作用，时效处理后钛完全与金属Ni元素等形成金属间化合物，一般马氏体不锈钢的Ni含量达18%左右。