制订热处理工艺应该个性化

rockston

笔者从事热处理工艺工作近40年，积累了不少成功的经验和失败的教训，深感个性化操作的重要。现将同一成分W6Mo5Cr4V2(M2)钢制作7种不同类型刀具的可行工艺，推荐给朋友们，不妥之处请批评指正。   1．车刀条
    按机械行业标准，将高速钢车刀条分为正方形和矩形两种，在车削加工中应用十分广泛。车刀工作条件比较恶劣，一般不加冷却液，有重切削、断续切削、高速切削等，所以要求车刀应具有高的耐磨性和高的红硬性。针对上述情况，热处理工艺为：1230～1235℃高温加热，8.5～9号晶粒，回火4次，过热3～4级(矩形车刀过热1～2级)，硬度65～67HRC。实践证明，车刀过热才经久耐用。
1 F) ]& {5 p* t* b( u& i    2．整体直柄麻花钻
    钻头是用得最多的孔加工工具，工作条件和其他刀具不同。当进行钻削时，其切削部分深深地埋入金属内，切削条件比较苛刻。要求钻头有高的硬度和韧性，两者相比，后者更重要些。热处理工艺为：1210～1225℃高温加热，10.5～11号晶粒，回火3次，过热≤2级，63～66.5HRC。
1 {: K! P' ~3 Y    由于加工中心和数控机床的日益增多，难切削工件条件与日俱增，对钻头的要求也越来越高。2003年我们应国外某工具商的要求生产铅头，要求能钻削31～36HRC调质钢，不加冷却液，并且要求每支钻头都能钻110孔以上。国内很多厂家都“望钻心叹”，而我们采取特殊的热处理工艺，打造出了世界知名品牌――伍尔特钻头，现已投入大批量生产，受到国际工具界的广泛关注。
    一股钻头要求韧性第一，但由于是干切削，工件硬度高，所以要求红硬性第一、韧性第二。有些钻头虽有65～66HRC的高硬度，可足钻削调质钢时就败下阵来。如何调整好红硬性、硬度和韧性的关系，应该说是很难的事，既要钻头硬，又要耐高温，还不能断。简单地说最大限度地发挥合金元素的作用，同时还婴兼顾韧性。根据我们的经验，最好把钻头的硬度控制在66HRC以上(直径<5mm可稍低些)，过热适度。
    3．机用丝锥
6 P$ Z5 V2 ~1 V4 \1 V$ ?' I    丝锥在切削过程中，主要抗力是扭力矩，轴向力在各螺纹中已互相抵消。丝锥和车刀、钻头小一样，它不需要红硬性，韧性是第一指标，所以淬火温度比较低，晶粒号控制很细(具体详见《机械工人――热加工》2005年第3期愚文)。
8 \# k: S4 D; m- b    由于采取了强韧化低温淬火新工艺，我公司生产的机用丝锥享受国家免检殊荣。和传统的老工艺相比，淬火温度降低了15～20℃，彻底解决了丝锥过热、脆断等弊病，如施以表面强化，将是锦上添化。
    4．滚刀
    滚刀属于比较昂贵的金属切削刀具，要求高的红硬性、耐磨性，所以淬火温度比较高，但比车刀要低些。常用1225～1230℃加热，580～620℃分级，金相级别9.5～10级。第一次回火宜用350～380℃或二次贝氏体处理，即550℃回火后立即放人240～280℃硝盐中1h，然后再进行550℃×1h常规回火3次。过热1～2级，甚至3级，硬度65HRC以上。
, u) }& j7 G, m; u; j    实践证明，滚刀是容易处理的刀具，但模数6以上的大滚刀硬度不高和键槽易裂，必须严加防范。
    5．拉刀
    拉削广泛应用于汽车、拖拉机、航空、家电、五金等制造业。拉刀上排列着许多齿，由于拉削幅度很宽，齿增量逐步加大，即使在很小的进刀量情况下，其阻力也是相当大的。正因为如此，拉削的速度一般比较慢，在拉削过程中，轴向承受很大的拉力，同时切削齿因受到工件的摩擦而产生热量，所以拉刀除了同一般刀具一样具有高的硬度外，更重要的是要有很高的强度和韧性。热处理工艺为1205～1215℃高温加热，油淬，趁热校直，金相级别10.5～11.5级。每次回火后必须校直，硬度64～66.5HRc。
  ^3 z) t/ O( c; d6 O/ J" P- U2 ?    目前热处理存在的主要问题是硬度偏低不耐磨，其次是折断，应该视具体类型拉刀制订相应热处理工艺。
3 P, w8 \, `5 z' f; Z    6．大薄锯片
1 j% g# t- O* c9 @6 ^' Q1 N    由于装璜及建筑行业的高速发展，对(250～500)×2mm大薄锯片的社会需求量很大。该产品主要突出韧性，其次是耐磨性。热处理工艺为：1180～1200℃高温加热，260～280℃等温，金相级别11～12级，硬度62～65HRC。成品经蒸汽处理或氧氮化处理。目前存在的主要问题是弯曲。
; X1 S! g3 R# l) h% n! L0 b0 e+ j7 u0 h    7．直齿三面刃铣刀
. V  @* b, d8 e2 G! s    这种产品表面看起来最好处理，但实际上并不容易。根据笔者多年的经验体会，此类产品切削速度快，切刀量大，对耐磨性、韧性要求相当高，要高硬度但又不能崩刃。我曾多次处理过这样的质量问题：铣刀的硬度在64～65HRC，但客户反映就是不耐磨，换用66HRC的铣刀，寿命成倍提高。同样成分的材料，不同工艺处理的产品竟然有如此大的差别。有些热处理工作者也许会说，我的产品都是符合国家标准的。可是客户是上帝，人家不买你的产品还谈什么标准。三面刃铣刀的处理工艺为：1220～1230℃高温加热，金相级别9.5～10.5级，回火3～4次，过热≤1级，硬度65～67HRC。
. h7 u1 u4 h# j/ h5 m7 T6 k  L8 ^9 [    8．小结
' U; M1 v, l3 _    我曾在多种杂志上表明了本人处理高速钢刀具的一些观点，其中之一是：硬度是表面现象，金相组织才是本质的东西。我们追求高硬度，但不唯高硬度；我们要求在金相组织理想(而不是合格)的前提下，力求高硬度。要达到硬度和金相的良好配合，有几个关键问题不能小视。
( T0 ?& }) x, d# s5 `* _: j, G$ C    (1)不能混料  混料包括三方面：混炉号、混钢号、混规格。我要讲的是第一种――混炉号。工具厂一定要分炉号管理，如果做不到就无法搞好热处理。成分都合格的M2钢，若用1220℃加热淬火，很可能会出现9～12的6个晶粒号。
    (2)不同冶炼方法影响热处理工艺  用中频冶炼加电渣重熔的钢和电弧炉冶炼同成分的M2钢，热处理工艺应有所区别。后者的淬火温度应适当高些，炉前也容易控制，更不太会出现质量问题，同炉淬火前者易出现过热等毛病。
+ @' |: f& w9 v$ Q% i  L3 i    (3)锻造影响热处理工艺  同一规格、同成分的M2钢制造同一规格刀具，锻与不锻，热处理工艺也不应该相同，经改锻者，淬火温度应稍低些。制订热处理工艺时要引起注意。
* a( K9 J# b* P: @' E4 n. S/ r$ c    综上所述，M2钢淬火温度带比较宽，从1180℃到1235℃，跨度达55℃。不同的刀具要求不同的性能，热处理工作者一定要弄清楚刀具的加工对象，什么性能最重要，把个性化指标落实到热处理工艺中去，充分挖掘材料潜力，让打造世界级品牌变成我们的实际行动。