超薄刀具的热处理

HEATS · 发表于 2010-9-12 14:27:58

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图1

图2

0 前言

超薄件一般是指厚度比小于1/20的工件。超薄刀具在刀具热处理行业中是一种很难加工的产品。但做为全国复杂刀具生产大型定点厂家，我们在生产过程中却经常遇到这种超薄刀具。根据以往经验，在通常情况下超薄刀具热处理工艺操作如下：

装炉： % n/ ~% d* H+ ?/ M% e* ^' c
箱式炉—采用平放于炉底，且注意炉底是否平整 : X# D" N. L4 Q( F8 N+ C; |- g
盐浴炉—将产品垂直吊挂在炉中
$ I; Y, e* X8 I3 L; h/ B
加热温度的选择： " X3 O& R' R( G4 q3 P5 R2 D- E
适当提高淬火温度，以增加淬火后残余奥氏体含量。由于奥氏体的比体积较马氏体组织小，可部分抵消由于组织转变所引起的淬火畸变；同时奥氏体的塑性好有利于淬火后热校直。
. S5 s% }, @& _+ j' k/ _# k
淬火过程热校直： % }$ V0 v+ N/ V
利用冷却过程的“相变超塑性”直接进行校直，且使用专用卡具在每片产品间加入垫片，加压夹持。如图1、图2 所示为密齿锯片简图及所使用的卡具。
) J- o% N& E4 K) }
回火： ) |2 u! O. k/ c; g% }: H
回火过程始终夹持在专用卡具中。

使用该热处理工艺我们曾经大量生产过密齿锯片等超薄刀具，但经常出现碎裂现象。这就给生产造成不少损失。

随着各行业生产的发展，企业间的竞争加强，不仅刀具产量加大，刀具内在质量的提高、成本的降低以及刀具复杂度都上升到一个新高度。超薄刀具也是这样，其中，叶根铣刀就是一个极具代表性的个例。它不仅是一种超薄件，而且其有效尺寸变化极多，刀具精度也很高，这都增加了产品的热处理难度。其外观示意简图(见图3) 。由于其形状复杂，如按以往经验生产，除所需卡具制作难度大外，其产品批次少，造成卡具使用率低，也使卡具成本提高。同时，由于该产品加工难度大，如出现碎裂势也会造成刀具成本加大。为此，我们依据热处理原理，根据以往工作经验大胆制定了新的工艺方案。

图3 # p) S' o! a/ }) u5 P0 r- o
图4 ' r, q' D7 z- ~ Q) f	图5

1 技术要求及热处理工艺

1 D/ N; U2 D3 a1 W

技术要求： 9 ^. e: u1 n8 g# ^. E$ L0 S) b
- 材料：W9Mo3Co4V ' K# `" F; d, R
- 规格：f240×6(mm) 8 u- h# f$ \" U" ~: G" a8 I
- 硬度：64～66HRC - J A' P' {8 J) c
- 平面度：≤0.4mm
, z3 Y O/ t: w2 P' l- z
设备： ; x2 ~3 G( d% P2 N5 s
- 中温盐浴炉(800 ℃～900 ℃) 5 N; S9 \% x, I0 O
- 高温盐炉(1200 ℃～1290 ℃) 3 B$ \4 O+ g" R1 Q4 y* W4 V
- 2-3-5 盐浴炉(550 ℃～650 ℃) , B) B0 c* J6 s
- 低温硝盐炉(280 ℃～290 ℃) / K- f4 p$ l: Z1 h- r" l
- 淬火卡具(见图4) 4 g4 Q5 ~6 T* M" ~4 a
- 回火筐(见图5)
* L6 \6 w9 Y \ k9 f2 ^$ r+ l3 n, `
工艺路线： % w1 L7 O: b& j O3 G! v! I, X
装卡—中温预热—高温加热—2-3-5分级—低温硝盐—热清洗—校直—装筐回火(三次) —清洗—校直—防锈处理—检查
( r* g* P' K) g+ d! p& G
工艺： ' F$ i$ v- A- { K) p" @: U* l
1. 预热：850 ℃～900 ℃　　6 分钟
2. 最后加热：1220 ℃　　3 分钟 . u9 y+ V- M( U. U' G; {7 I! {
3. 冷却：580 ℃～620 ℃　　3 分钟
  270 ℃～280 ℃　　120 分钟 , y, Q- }5 x3 e0 Q; b
4. 回火：560 ℃　　60 分钟(三次)

2 减少畸变的措施

4 q$ F& E. H g1 ?

装卡： ) a. G0 K: Y; {2 R3 C, b2 ?
淬火—垂挂卡具上回火—装专用回筐
5 R) J' C4 E8 x8 v
适当降低淬火温度： 9 Z2 u' @! J0 t( r4 S/ m* G v. L2 p
选择在W9Mo3Cr4V钢正常淬火温度下还低5 ℃，主要是为了降低碳在奥氏体中的溶解度，以降低奥氏体的晶粒尺寸。这样的效果： ①减小了奥氏体向其他组织转变时产生裂纹的可能性。②降低组织转变时体积比③组织转速度有所提高④使贝氏体转变开始点温度升高，从而增大贝氏体的转变量。
+ w+ \1 G# I7 i" {' |3 e: y0 e
采用等温淬火： 1 u) W+ M/ [, J5 w P" P
其转变产物为——下贝氏体(30%)+残余奥氏体+剩余碳化物从而减小变形量，同时也易于校直(残余奥氏体和下贝氏体韧性都较好) 。
$ m, b- o" W+ l+ m5 h0 T
淬火后采用热校直： : Y* X# J* }, f/ G' Z7 c) K! g
由于此时刀具组织为残余奥氏体，下贝氏体易于校直。
" B# M; Z/ B: z# n1 ^
回火时采用专用筐： 8 r8 D. U% e d$ ^$ C, M
其有利于①刀具自重减小变形②筐外架保护刀具，减小与其它产品碰撞。

3 小结

采用上述工艺操作后，此次叶根铣刀的热处理工序达到工艺要求。后经数次刀具生产实验，例：规格——f240×8(mm)错齿三面刃铣刀的热处理，其效果亦良好。即本工艺针对小批量超薄刀具效果良好。

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