高速钢刀具的热处理

《高速钢刀具的热处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速钢刀具的热处理（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、高速钢刀具的热解决张成云摘要：随着现代制造技术的发展，高速钢刀具在切削加工中被广泛使用。本文通过对高速钢刀具材料的化学成分、性能及使用工作条件的论述 以及加工中对刀具材料的技术规定，通过严格的热解决工艺措施如；退火、 淬火、和多次高温回火才干满足其技术规定和使用性能。本文参照了某些“金属材料、工艺学”教材和通过近年的实践摸索总结而成。核心词:高速钢 刀具 热解决1、引言1.1高速钢:它是具有w、 cy、 v等合金元素较多的合金工具钢。如8vv是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛的用于制造较为复杂的多种刀具。 如钻头、 铣刀、铰刀、拉刀和其她成型刀具。高速钢俗称锋钢或风钢;称锋钢 是由于用高速钢w

2、c4v制造的刀具硬度能达到HC-度非常锋利。称为风钢是针对热解决操作而言,一般的钢铁材料制造的刀具要想满足技术规定在加热后需借助油或水中迅速冷却,而高速钢制造的刀具在有效厚度不不小于5mm的工件,加热后在流动的空气中（风中）就能淬上火,就能获得相称的硬度（HRC560),因此而得名。12刀具在工作时,由于摩擦作用，势必引起刀具刃部温度的升高,当切削速度达到一定量刃部温度能达到50060。随着机械制造业的发展和制造工艺的成熟,切削加工 速度的提高,刀具刃部的工作温度还也许增长。这就规定刀具材料不仅具有一般刀具材料的所必需的硬度、强度、耐磨性和一定的韧性，还规定刀具在较高的温度下具有高硬度、强度和

3、耐磨性（俗称红硬性或热硬性)。而碳素工具钢和低合金工具钢在200如下可以保持其工作性能,当工具受热超过250度时,硬度就明显下降，失去切削效能。高速钢经热解决后来,其热硬性好，因此在生产实践中被广泛使用。.常用刀具材料.1高速钢常用的材料有W18r4V、W9CrV2、W6M5Cr4V2、W2Cr44Mo等几种。其中以W18Cr4V钢产量最多,应用最广泛，历时最长。为世界各国所通用。W18Cr4钢的化学成分(%）(表2-1) C Cr o V M iS P0-0.81.5-193.8-4.401.01.40.04.0.3W18V钢刀具的基本性能（表2-2）硬 度抗弯强度 冲击韧度耐热性R(R）%

4、mmKJ%m20C82-8(62-69)350-4508-40540-6502.WCV钢中合金元素的作用。高速钢的特殊性能 是有其化学成分所决定的（只有通过一定的热解决才干体现出来）。2.钨是导致高速钢热硬性的重要元素，是强碳化物形成元素如(FeW)c为主。同步有部分钨溶入固溶体中。实验指出:在淬火的W1钢中约有7%的钨溶入固溶体中，约有11%的钨存在于未溶的碳化物中，钢在淬火加热时，（W)6c等碳化物很难溶解，对晶粒的长大起阻碍作用。将钢加热到10时,仍保持细小晶粒。因此可以采用较高的淬火温度以提高奥氏体的合金度,热解决后获得优良性能。未溶的碳化物具有极高的硬度，增长了钢的耐磨性。钨还强烈减

5、少钢的 导热系数，因此高速钢加热和冷却必须缓慢进行。2.2.2钒是导致高速钢热硬性重要元素之一。钒是强碳化物形成元素，形成稳定的V，回火过程中VC的细小质点弥散析出导致钢的二次硬化。2.2.3铬是碳化物形成元素 钢中加入铬的重要作用是提高淬透性与韧性,能增长钢的二次硬化效率和热硬性。铬还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。2.2钢的含碳量很重要。钢的二次硬化和热硬性等基本性能是碳与各碳化物形成元素,形成多种碳化物所导致的。钢的含碳量很重要的，当含碳量太低时，不能保证形成足够数量的复合碳，导致淬火后硬度、热硬性、耐磨性减少。当含碳量偏高时，碳化物数量增长,碳和合金元素的浓度增高，使钢的塑性减少,工

6、艺性能、机械性能下降。3.刀具热解决举例：钻头，材料:W8CV4V，直径18mm，规定HR36，变形规定:不不小于0.5mm 钻头的生产工艺过程:原材料锻造热解决（退火)机械加工热解决 （淬火）、回火精加工（磨削）。31高速钢的锻造，其目的不仅仅是变化钢材的形状和尺寸，更重要的是通过反复的镦粗拔长,打碎碳化物。改善碳化物不均匀性使钢的化学成分更加均匀。 锻造中的重要缺陷是裂纹，除材料因素外,停锻温度过低、冷速快，加热局限性和加热不均匀都能引起开裂。当停锻温度过高(不小于10左右)会导致晶粒过度长大，及易引起裂纹。3. 高速钢(钻头)的退火3.2.高速钢的退火的目的是减少硬度,便于切削加工，消除

7、锻造的应力(内、外应力）并为随后的机械加工、淬火做好组织准备。3.2退火工艺：将工件加垫至878,保温4小时,速冷至74750（冷至C曲线的拐弯处)保温6小时,使奥氏体等温分解，随炉冷至055出炉空冷。860870工艺曲线:24小时500时间 32.3加热设备 一般毛坯件的退火在箱式电炉中进行。经历了高温88和长时间的加热过程中，势必导致工件的氧化脱碳，为了避免工件的氧化脱碳，对某些表面光洁规定较高的刀具坯料的退火解决选择在可控氛围炉中进行。如井式气体炉火真空炉。实践中在井式炉中温度不小于滴入煤油或甲醇进行气体保护。使工件在加热过程中不增碳也不氧化脱碳，保证工件基本的光洁度和有效尺寸。退火后的

8、硬度采用布氏硬度计检测,为HB 07255。其显微组织细小的碳化物均匀的分布在索氏体基体上。.高速钢的淬火、回火4.1高速钢刀具所规定的硬度、强度、热硬度和耐磨性是通过对的的淬火和回火之后获得的，因此淬火回火工艺决定刀具的使用性能和寿命，是热解决的核心。128010其工艺: 4002020800时间 4.2 淬火工艺操作分析：高速钢钻头的淬火工艺涉及: 预热（温度、时间）加热保温（温度、时间)淬火冷却三部分构成。淬火预热:高速钢预热的目的重要是减少温差和有温差导致的应力，减少变形、避免开裂,另一方面是为了避免脱碳和提高生产效率。高速钢具有大量的合金元素 导热性差，塑性较低。如果直接将工件有室温

9、加热至1200以上，将产生很大的应力，加热时易引起变形开裂。冷却时这种有加热过急导致的应力也增长变形开裂的倾向。为了减少热应力,实践中采用分级予热，如工艺中的450500度预热,保温后升直80850度预热，通过预热缩短了高温加热时间，有助于避免工件的氧化脱碳。450500在箱式炉中，一般工件预热2-3分钟毫米,8008在盐浴炉中,一般取8-15秒毫米。43 淬火加热、保温工件经80850在中温盐浴炉中预热后，转入高温盐炉280中加热，加热系数为815秒/毫米。根据有效厚度直径为1m的直柄钻头，在高温盐炉的保温时间为1分钟。此时钻头的内部组织碳和合金元素以最大限度的溶入奥氏体中。同步又不使奥使体

10、晶粒过度长大,为淬火冷却后满足技术规定发明了便利条件。、.淬火冷却淬火冷却的目的是获得必要的组织和性能，但变形和开裂也往往在冷却时发生。实践证明根据工件的形状尺寸和技术规定选择对的的淬火方式至关重要。根据工艺直柄钻头的冷却采用油冷,将加热保温后的工件,直接淬火机油中，淬火后得到HRC63,组织是M+碳化物+残留奥氏体。4.5高速钢钻头的回火45.1淬火后来的高速钢回火时能产生明显的二次硬化现象,对钢的硬度、热硬性有直接的影响。 回火工艺:1小时1小时1小时1小时560560560200时间 钻头的回火工艺在井式回火炉中操作。通过三次高温回火后，不仅消除应力,提高强度、塑性，并且提高了硬度，产生

11、了二次硬化现象。高速钢的热硬性也是在回火过程中获得的，这两点是高速钢回火得明显特点。4.5.回火时组织转变性能影响回火时钢中的马氏体、残 余奥氏体和碳化物都将发生变化,一是淬火马氏体转变为回火马氏体;二是残存奥氏体在回火冷却时转变为淬火马氏体。回火过程中，钒和钨的合金碳化物析出，使钒、钨、铬的含量减少析出,以及细小的粒度弥散分布在马氏体基体上,使其硬度升高,导致二次硬化。二次硬化还与回火后冷却过程中残留奥氏体转变为二次马氏体有关，有低硬度的残留奥氏体转变为高硬度的二次马氏体，也是导致硬度升高的因素。高速钢回火时所得到的高硬度,在后来的切削过程中既使切削部位升到00左右仍保持高的硬度是由于:1)

12、以v型为主的钒和钨碳化物，既弥散析出导致二次硬化，又具有较好的稳定性,难以发生汇集。2)析出碳化物后的马氏体中，尚有相称高的钨，使马氏体难以继续分解。由于这两方面的因素保证了高速钢的热硬性。 4.5回火工艺分析在回火工艺中，回火温度为500，保温小时回火次数三次。为什么要回火三次呢?这是由于高速钢淬火后大部分转变为马氏体,残留奥氏体量是2025%，甚至更高。第一次回火后，又有5%左右的残留奥氏体转变为马氏体。尚有10%左右的残留奥氏体,5%左右新转变未经回火的马氏体,还会产生新的应力，对性能尚有一定的影响。为此，要进行二次回火,这时又有6%的残留奥氏体转变为马氏体,同样因素为了使剩余的残留奥氏

13、体发生转变,和使淬火马氏体转变为回火马氏体并消除应力,需进行第三次回火。通过三次回火残留奥氏体约剩13%左右。W1r4V钢制钻头经回火后得到：回火马氏体（含钨钒的合金马氏体），细小碳化物颗粒和少量残留奥氏体,硬度为HRC5。显微组织为暗黑色的马氏体分布白亮的碳化物颗粒。经检测符合技术规定。结束语：高速钢钻头经论述的热解决措施的解决检测合格是成熟可行的热解决工艺。这里有两个核心的因素：一种是淬火加热温度,它是决定能否是高速钢刀具发挥应有性能和满足制造条件，经久耐用的核心；另一种是淬火变形,零件尺寸、大小、形状复杂限度、规定精度级别、淬火后变形量都将影响加工质量。因此高速钢刀具热解决过程中就是环绕这两个核心环节采用措施通过理解掌握高速钢刀具热解决的过程,在实践中采用对的的方式措施非常重要。淬火加热温度是一种外因通过工件的化学成分、内部组织这个内引起作用。因此,真正掌握高速钢刀具的称合组织转变规律对性能的影响,才干对的选择淬火加热温度、保温时间和冷却方式。才干避免和减少变形,满足其技术规定,使刀具在使用中发挥最佳的效能。参照文献:1.金属材料及热解决天津大学.金属学及热解决 大连理工大学3.金属材料及热解决山东工业大学4.金 属 工 艺 学 邓文英