综述:刀具材料热处理工艺需要个性化
2006年12月5日 9:4
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编者按
100年前，美国机械工程师泰勒(F. W Taylor)和冶金工程师怀特(M. White)在经过广泛而系统的切削试验之后，确立了切削用高速钢的最佳成分W18Cr4V(C 0.75%，W 18%，Cr 4.0%，V 1.0%)，当时切削中碳钢速度为30m/min，比之前提高了十几倍。这一成果带来了机械加工的划时代革命，也因此使得刀具材料在进入19世纪后呈现出异乎寻常的发展速度，创造了前所未有的辉煌。100年来，尽管不断出现各种新的刀具材料，但高速钢依然没有被历史所淘汰，一直沿用并发展至今，甚至曾长期占据霸主地位。
今天，我们重新审视高速钢的发展，或许将为刀具材料的进一步发展带来一些有益的启发。在此，也一并将赵炳桢、吴元昌、赵步青、吴立志4位专家在河冶2006高速钢应用技术交流会上的演讲内容整理成文，以飨读者。
很多人可能对刀具热处理一般原则比较了解，但对刀具及刀具材料差异性热处理研究不深。我本人从事热处理工艺工作近40年，积累了不少成功经验和失败教训，深感识别刀具和刀具材料的差异性、进行个性化操作的重要。下面就不同刀具的热处理进行简单介绍：
车刀条
按GB4211标准，可将车刀条分为正方形和矩形两种。车刀工作条件比较恶劣，一般不加冷却液，有干切削、重切削、断续切削、高速切削等，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：1230～1240℃高温加热奥氏体化，金相级别可达8～9级，而后回火4次，过热3～4级(矩形车刀过热1～2级)，最终组织硬度65～67HRC。实践证明，车刀过热才经久耐用，我在1988年曾对过热5级的12×12方车刀进行寿命检测，结果3条试样都达一等品标准。
滚刀
滚刀属于比较昂贵的金属切削刀具，要求具有高的红硬性、耐磨性，所以淬火温度比较高，但比车刀略低，常在1225～1230℃，580～620℃分级，组织金相级别9.5～10级。第一次回火宜用350～380℃或二次贝氏体处理，然后再进行550℃×1h的高温回火3次，过热1～2级，甚至3级，最终组织硬度可达65HRC以上。
滚刀虽然是容易处理的刀具，但对模数6以上的大滚刀，由于其硬度不高和键槽易裂的特点，必须严加防范。
直齿三面刃铣刀
通常此类产品由于其切削速度快，切刀量大，对耐磨性、韧性要求相当高，要求高硬度但又不能崩刃。笔者就曾多次处理过这样的质量问题：用户对硬度64～65HRC的铣刀反应是不耐磨，换用硬度66HRC的铣刀后，使用寿命成倍提高。同样成分的材料，不同的热处理产品可以有如此大的差别。直齿三面刃铣刀所采用的热处理工艺是在1220～1230℃下淬火，金相级别9.5～10.5级，回火3～4次，过热1级，最终组织硬度为65～67HRC。
中齿锯片铣刀
GB6120标准适用直径32~315mm，厚度为0.3~6.0mm的中齿锯片铣刀，对特别大薄的铣刀热处理工艺应该个性化，通常对中齿锯片铣刀的性能要求是韧性第一，但硬度不能太低，一般在1205～1215℃时淬火，淬火组织金相级别达10~11级，然后分级等温、热夹、回火4次，回火过程不准过热，最终组织硬度64～66.5HRC。在这类刀具热处理过程中，容易出现键槽易裂和平面度超差的问题。
大薄锯片
由于装璜及建筑行业的高速发展，市场对Φ250～500×2mm大薄锯片的需求量很大。该产品主要要求突出韧性，其次是耐磨性。相应的热处理工艺为1180～1200℃高温加热，260～280℃等温，金相级别可达11～12级，再回火4次，不准过热，硬度可达62～65HRC。成品若再经蒸汽处理或氧氮化则效果更佳。
整体直柄麻花钻
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| [关键词]：热处理 表面处理 涂装 |
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