高速鋼刀具的熱處理工藝

高速鋼刀具的熱處理工藝

拉刀是一種低速切削技術上的內(nèi)孔和外孔多齒刀。每個牙齒都具有獨立的切割功能。這是一個高效的切割加工工具。工作過程中軸向受很大拉力,齒部受較大的摩擦力,因此,拉刀要具有高的強度、硬度、耐磨性和良好的熱硬性。拉刀一般由W18Cr4V制成,其結構如附圖所示,硬度為63～67HRC。我廠的拉刀生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)過熱、過燒、變形開裂、硬度不足和萘狀斷口等缺陷。一、過量和過度高速鋼刀具過熱的特征為變形量大、晶粒粗大,斷口呈粗瓷狀;過燒時,刀具的變形更大,表面出現(xiàn)皺紋,斷口更為粗糙。1.熱壓試驗的缺陷(1)淬火溫度不準確、溫度過高或保溫時間過長,包括熱處理工藝規(guī)程制定不合理或爐溫測量不準確,使爐子的實際溫度高于規(guī)定溫度。(2)碳化物不均勻、偏析嚴重。由于高速鋼合金元素含量高,易形成大量塊狀、網(wǎng)狀碳化物,碳化物在局部區(qū)域大量聚集,降低了該處的熔點。在淬火加熱時,此處極易過熱。碳化物偏析越嚴重的鋼,過熱傾向越大。(3)在鹽浴爐加熱時刀具與電極接觸或離得太近。2.碳化物標準使用工藝(1)制定合理的工藝規(guī)程,選擇最佳的加熱溫度、保溫時間,嚴格按工藝規(guī)程操作。定期校驗溫度儀表、熱電偶,保證測溫精度。(2)采用改鍛工藝,將刀具中帶狀堆積碳化物和大塊膠狀碳化物破碎細化,使碳化物均勻分布,降低碳化物偏析程度。(3)刀具擺放合理。二、變形裂紋高速鋼刀具的變形開裂主要由刀具熱處理時產(chǎn)生的組織應力和熱應力共同作用造成。1.切削應力分析(1)原材料組織缺陷。原材料夾雜物較多,存在帶狀組織或網(wǎng)狀碳化物。(2)拉刀淬火前存在較大的機械加工應力。(3)熱處理工藝不合理或操作不當,如預冷、預熱不充分,淬火冷卻介質(zhì)選擇不當,冷卻過急,冷卻不均勻,回火不及時,回火不足或淬火加熱與冷卻時未垂直吊掛,淬火、回火過程中刀具未冷到室溫而過早清洗等。2.加熱、冷卻工藝(1)嚴格按規(guī)定選材并進行入廠復檢,杜絕使用存在嚴重缺陷的材料。(2)淬火前對其進行去應力退火處理,以消除加工應力對熱處理的影響。(3)針對高速鋼導熱性差的特征,進行預熱或分段加熱、緩慢加熱,確保刀具內(nèi)外溫度均勻一致;同時合理選擇淬火冷卻介質(zhì),在滿足冷卻條件的前提下,盡可能降低冷卻速度,緩慢冷卻。(4)拉刀淬火后要及時并充分回火,以消除刀具淬火中產(chǎn)生的組織應力。(5)拉刀在加熱和冷卻過程中都要保證垂直吊掛,降低變形傾向。(6)由于殘留奧氏體向馬氏體轉變是在回火冷卻過程中進行的,因此在每次回火后必須冷至室溫再清洗。三、硬度不足高速鋼拉刀的硬度要求為63～67HRC,若不符合技術要求,需進行返工,既增加成本又易造成變形開裂。1.回轉不充分(1)淬火溫度低,保溫時間短會造成奧氏體合金度低;回火溫度偏高或偏低,回火次數(shù)少,回火不充分,未達到應有的二次硬化效果,會造成硬度偏低。(2)等溫淬火過程中停留時間長,奧氏體穩(wěn)定性增加,增加了回火后的殘留奧氏體量,降低了淬火硬度。(3)淬火加熱時爐內(nèi)鹽浴脫氧不充分,存在氧化性物質(zhì),使刀具表面出現(xiàn)氧化脫碳現(xiàn)象,致使刀具硬度偏低。2.氯化項目的脫氧工藝(1)制定合理、準確的熱處理工藝參數(shù),并嚴格按工藝操作。(2)使用氯化鋇時,需提前烘干2～4h,并經(jīng)常清理電極及淬火夾具上的氧化皮和殘鹽,定期對鹽浴爐進行脫氧處理。(3)拉刀進行退火處理時應在保護性氣氛爐中進行,嚴禁在空氣爐中無保護措施的情況下進行。四、萘型中斷萘狀斷口的顯著特點是具有萘的結晶形狀,晶粒非常粗大,脆性大,強度低,影響刀具使用壽命。1.冷卻、冷卻(1)高速鋼終鍛溫度高于1000℃,同時變形量太小(10%～15%),冷卻后易出現(xiàn)萘狀斷口。(2)刀具返修時,二次淬火前