制订热处理工艺应该个性化

HEATS · 发表于 2010-9-12 14:26:58

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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。

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。

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

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)。

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。

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。

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。

6．大薄锯片

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。

7．直齿三面刃铣刀

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。

8．小结

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。

(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。

(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。

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。

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