分別用箱式爐及感應(yīng)加熱對(duì)Q235A鋼制木工刨刀進(jìn)行快速局部膏劑滲碳，均可得0.4 mm深的滲 層。直接淬火后表面洛氏硬度達(dá)90～97HR15N(相當(dāng)于60～80HRc以上)，組織為隱晶馬氏體 。

　　本工刨刀是木制品加工制造不可缺少的刃具，無(wú)論是手工刨刀還是機(jī)用刨刀的用量都很 大。它的質(zhì)量直接影響木制品加工的表面質(zhì)量，重磨周期及自身壽命。刨刀在使用中的損壞 主要是卷刃、崩刃和磨損。硬度符合要求(≥60HRC)的刨刀一般不會(huì)卷刃，主要是崩刃和磨 損。使用中刨刀損壞后需經(jīng)重磨修復(fù)，因此刨刀除上述三項(xiàng)性能要求外，還應(yīng)該易于磨制和 使用，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)老師付的經(jīng)驗(yàn)，用單一高碳工具鋼(含碳0.7～1.0%)或單一合金工具鋼(GCr15 ·GrWMn等)制造的刨刀不好磨制，使用時(shí)亦不爽快。而用高碳工具鋼或合金工具鋼做刃部， 刀體用Q235A或Q235B經(jīng)鍛接后再軋制成的復(fù)合材料(俗稱貼鋼)刨刀，則具有良好的重磨性和 使用效果。本文依據(jù)刨刀特別鋒利的刃部工作部分只有1～2μm的特點(diǎn)[1]，對(duì)Q235A鋼制 刨刀采用局部膏劑快速滲碳方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)性試驗(yàn)研究。

1、試驗(yàn)與結(jié)果

　　1.1、滲碳膏劑的制備

　　膏劑的化學(xué)組成(%wt)：40～60%碳粉(供碳劑)+30～40%碳酸鹽(供氧劑)+5～10%活化劑。 膏劑的粘結(jié)劑為水玻璃類無(wú)機(jī)粘結(jié)劑或纖維素類有機(jī)粘結(jié)劑。

　　配制：各組分(粉劑)按量量比攪拌均勻，然后加入粘結(jié)劑合勻，制成泥團(tuán)狀可塑性膏劑。

　　1.2、保護(hù)劑(涂料)制備

　　為減少滲碳過(guò)程中膏劑所產(chǎn)生的有效滲碳?xì)夥樟魇�，還需在膏劑層表面再涂一層保護(hù)劑，它 類似于防氧化脫碳涂料，可購(gòu)市場(chǎng)上的商品，也可自制(把玻璃粉、爐渣粉及石英砂或無(wú)定 形耐火材料研細(xì)，用水玻璃類或磷酸鹽類粘結(jié)劑調(diào)制成成)。

　　1.3、涂敷

　　制備涂敷模具，根據(jù)生產(chǎn)批量可制備單刨刀或多刨刀涂敷模具。模具以局部滲碳部位確定基 本尺寸，再考慮膏劑烘干時(shí)各部位膏劑收縮情況及溫度場(chǎng)的分布來(lái)調(diào)整，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。 各部位膏劑層厚度應(yīng)均勻，刃部和兩側(cè)也要涂(見(jiàn)圖1)。

　　1.4、烘干

　　經(jīng)過(guò)試驗(yàn)?zāi)Ｋ鞒霰容^好的烘干工藝(見(jiàn)圖2)。最好是在<30℃(室溫)停放2～3h，然后再入烘 箱(爐)，烘干設(shè)備內(nèi)要有風(fēng)扇。從控溫方便考慮以電烘箱(爐)為宜。試驗(yàn)表明先烘干膏劑涂 層，然后涂保護(hù)劑再入爐短時(shí)烘干即可。這樣在膏劑層烘干時(shí)所出現(xiàn)的裂紋、氣泡及局部脫 落等可在涂保護(hù)劑時(shí)修復(fù)。為減少開(kāi)裂和火山口狀大氣泡，烘前可扎些小透氣孔。

　　1.5、快速滲碳與結(jié)果

　　刨刀整體用熱軋3mm厚Q235A鋼板制成，滲前將滲入面磨去0.1～0.2mm，以去除熱軋氧化層。 膏 劑涂層厚一般約2.5mm，保護(hù)層<0.5mm厚，涂層越厚越易開(kāi)裂及剝落。放入1000℃的SX2—4 —10箱式爐內(nèi)加熱保溫5～10min后直接淬鹽(或堿)水。淬火后硬度為91～93HR15N，相當(dāng)于62～65HRC(見(jiàn)圖3)。用平均弦長(zhǎng)法測(cè)奧氏體晶粒為5級(jí)。正火態(tài)測(cè)得滲層深度為0.45mm。組織見(jiàn)圖4，1000℃×6min正火態(tài)滲層由表層的過(guò)共析 區(qū)+共析區(qū)+過(guò)渡區(qū)一半，過(guò)共析區(qū)有細(xì)小均勻的碳化物顆粒。淬火態(tài)組織表層為隱晶馬氏體 ，心部為低碳馬氏體及少量鐵素體。

　　為探討工業(yè)應(yīng)用的可行性，與四川省鋼銼廠合作在100kW高頻感應(yīng)加熱裝置上做刨刀感 應(yīng)加熱局部膏劑快速滲碳直接淬火工業(yè)性試驗(yàn)，試驗(yàn)的24把刨刀結(jié)果見(jiàn)表1。

表1感應(yīng)加熱刨刀膏劑快速局部滲碳淬火后各區(qū)硬度(HR15N)平均值

表2不同硬度檔次的刨刀數(shù)及所占百分?jǐn)?shù)(正火刨刀除外)

圖4SX2-4-10箱式爐1000℃×6m in局部膏劑快速滲碳正火組織(a)及淬火組織(b)，100×

2、分析討論

　　2.1、Q235A鋼制刨刀對(duì)工作部分局部膏劑快速滲碳，試驗(yàn)表明此法可以達(dá)到 硬度≥60HRC的 要求。箱式爐內(nèi)1000℃×5～10min快速滲碳可獲得0.35～0.45mm滲層。在涂層正常情 況下淬火硬 度為92HR15N(相當(dāng)于65HRC)，最高可達(dá)94HR15N(相當(dāng)于70.5HRC)，不存在粗大碳化物，奧氏 體結(jié)晶粒5級(jí)。雖然快速滲碳溫度高，但時(shí)間短，晶粒與碳化物來(lái)不及長(zhǎng)大，奧氏體內(nèi)碳濃 度 來(lái)不及均勻化，故淬火后為隱晶馬氏體組織。試驗(yàn)證明由于膏劑層不能太厚，它的供碳能力 有 限，采用高溫短時(shí)滲碳比常規(guī)滲碳工藝更為適宜，時(shí)間長(zhǎng)了反而硬度偏低，甚至出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。

　　2.2、高頻感應(yīng)加熱快速滲碳，在涂層正常情況下滲碳效果更好。試驗(yàn)的24把刨刀除去3把正 火的，其余21把中硬度達(dá)到90～95HR15N(相當(dāng)于60～74HRC)占76.5%，硬度≥90HR15N的刨 刀總數(shù)占88.9%，最高硬度99.2HR15N(96.5HR15N相當(dāng)于80HRC)，硬度≥88.8HR15N的(相當(dāng)于 ≥57HRC)占97.5%。硬度<89HR15N的刨刀都是膏劑層或保護(hù)層破損，甚至脫落所致，但還可 重新滲碳。

　　感應(yīng)加熱膏劑局部快速滲碳之所以有如此高的硬度，主要是由于其加熱速度快， 奧氏體晶粒被細(xì)化，同時(shí)又由于獲得的奧氏體內(nèi)碳濃度不均勻，使淬火后馬氏體再次被細(xì)化 與碎化[2～4]。其次在感應(yīng)加熱過(guò)程中鋼件(刨刀)首先快速升溫，然后再傳熱給 膏劑(這與爐內(nèi)加熱情況恰恰相反)，滲劑產(chǎn)生的活性碳原子可及時(shí)被工件吸收和擴(kuò)散，提高 了滲劑的利用率。感應(yīng)加熱快速滲碳，淬火的雙重細(xì)化作用使刃部硬度、強(qiáng)度和韌性均得到提高，也必將使刨刀刃部耐磨、抗沖擊，使用中不 卷、不崩、耐磨和鋒利，并使之易于重磨，使用爽快。具有貼鋼刨刀的優(yōu)點(diǎn)。

　　2.3、Q235A鋼的膏劑局部快速滲碳刨刀原材料便宜，易加工(不用鍛、軋)和球化退火。具有 材料及加工成本上的優(yōu)勢(shì)。膏劑和保護(hù)劑所用原材料便宜、易得，且容易制備。但涂膏劑和 烘干手工操作的工作量較大。

3、結(jié)論

　　用Q235A(即A3)鋼制造刨刀，其刃部區(qū)局部膏劑快速滲碳不僅可達(dá)到，甚至還超過(guò)刨刀的 性能要求。對(duì)勞動(dòng)密集型小五金企業(yè)用周期式電爐比較適宜，投資少、上馬快。對(duì)大批量生 產(chǎn)的小五金企業(yè)，感應(yīng)加熱局部膏劑快速滲碳是一種值得采用的方法。雖然尚無(wú)這方面的資 料 和數(shù)據(jù)可借鑒，試驗(yàn)表明只要解決了淬火機(jī)床傳動(dòng)的平穩(wěn)性和感應(yīng)器設(shè)計(jì)制造問(wèn)題，大批量 生產(chǎn)高質(zhì)量刨刀類小五金刃具是可行的。