高速车刀的热处理工艺设计文档格式.docx

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高速钢车刀热处理热处理工艺卡片

引言：

车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。

车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。

在切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。

因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性，还需具有高的耐热性，而高速钢，它是含有w、cy、v等合金元素较多的合金工具钢。

能够很好作为高速切削的车刀的制作材料。

通过资料查询，对高速钢车刀的热处理工艺进行制定。

1.任务与分析：

本次工艺设计是对高速车刀的热处理工艺设计。

高速车刀的失效形式有很多：

有的车刀刀刃处受压弯曲，有的车刀受强烈振动，冲击时崩落一块（即崩刀）。

有的小型车刀整体折断等等。

但这些情况毕竟比较少见，车刀较普遍的失效形式是磨损。

所以说，高硬度，高耐磨性是刀具最重要的使用性能之一，除了以上要求红硬性及一定的强度和韧性。

因此，设计一套合理的热处理方案，获得良好的性能，显得十分的重要.车刀是典型的高速切削工具之一，要求高的耐磨性、热硬性，热处理硬度在64HRC以上，通常以高硬度为好。

2.1.材料的选用

高速钢具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性。

高速工具钢经过热处理后的使用硬度可以达到63HRC，在600℃左右的工作温度下仍保持较高的硬度，高速钢在650℃时，实际硬度仍高于50HRC，而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。

高速钢刀具的切削速度比碳素工具钢和低合金工具钢增加?

1-3倍，而耐用性增加7-14倍，因此高速钢常被用于制造高效率切削工具。

W2Mo8Cr4V2Co8（M42）高速钢是一种各项性能指数都很好的高性能高速钢，是一种综合性能较好的高性能高速钢。

根据服役条件，为满足车刀的高耐磨性、高热硬性德要求尤其是切削用量较大及切削难加工材料和切削长工件中间不得换到等情况，选择W2Mo8Cr4V2Co8（M42）高速钢是适宜的。

2.2热处理工艺要求

热处理工艺在高速钢工具的生产制造中占有举足轻重的地位，热处理工艺的好坏直接影响高速钢工具的各项使用性能，通过热处理工艺，使高速钢获得所需的使用性能，达到生产加工要求。

热处理工艺是提高高速钢工具性能的重要途径。

通过对高速钢工具的热处理，提高高速钢工具的硬度、强度、耐磨性等，延长使用寿命，使高速钢工具获得更高的使用性能。

2.3加工工艺流程

下料→锻造→预备热处理（软化退火）→切削加工→最终热处理（淬火、回火等）→磨加工→磨刃?

2.4热处理工艺

典型工件名称:

W2Mo9Cr4V2Co8高速工具钢车刀，其外形尺寸如下图所示

矩形截面车刀条尺寸示意图

图中h=16mm，b=10mm，L=160mm

2.4.1预备热处理

（1）技术要求?

为便于后续的切削加工，要求对工件进行软化热处理预备热处理，使得工件退火后硬度HBW≤269

（2）工艺流程

加热至650℃→25～30℃/h加热至840～860℃→保温0.3h→10～60℃/h?

冷却至780℃→25～30℃/h冷却至650℃→空冷或油冷

2.4.2最终热处理

（1）技术要求

对工件进行最终热处理，使得工件在处理后得到好的耐磨性和热硬性，使用硬度HRC=65～70,以获得满足使用要求的性能.

清洗→烘干→预热（第一次500～600℃，第二次800～900℃）→加热至1200～1220℃保温→冷却（油淬）→清洗→烘干→检查→回火（530～550℃三次回火）→清洗→表面处理检查

2.5热处理工艺分析

2.5.1软化退火

高速钢中有较高的碳含量和大量的合金元素，在锻造以后，即使空冷也会有较高的硬度，软化退火可获得满意的可加工性，为淬火作好组织准备，即退火可降低硬度，改善切削加工性能和获得均匀的组织，改善热处理工艺性能。

此处W2Mo9Cr4V2Co8采用840～860℃高温退火工艺，与普通退火工艺相比，保温时间大大缩短，冷却阶段的保温时间几乎被取消，因而退火周期大大缩短。

?

2.5.2淬火

淬火工艺使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高工具钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而赋予工具以需要的综合机械性能。

高合金的W2Mo9Cr4V2Co8高速钢导热性差，为防止工件加热时变形、开裂和缩短加热的保温时间以减少脱碳，采用两次预热，500～600℃一级预热、800～900℃二级预热可以减少因盐浴炉加热速度快而快速升温导致的淬火缺陷。

2.5.3回火

W2Mo9Cr4V2Co8高速钢车刀对热硬性的要求较高，在淬火后，材料里还有大量的残余奥氏体存在，其硬度较低（40～50HRC）,后经560℃回火3次，由于回火时残余奥氏体分解及碳化物弥散硬化，硬度可升高到65～70HRC。

进行多次回火，是为了逐步减少残留奥氏体量。

回火后的组织为回火马氏体、细颗粒剩余碳化物及少量残余奥氏体?

3.热处理设备：

3.1预备热处理设备

根据工艺条件的要求，选择型号为RJ9-190-9的中温井式电阻炉，其产品规格及技术参数见下表

RJ系列自然对流井式电阻炉均有一个井式炉膛，且炉内不设风扇的电阻炉。

加密封措施通保护气体保护加热，防止工件氧化等。

按工件之间间隔距离与工件尺寸相等原则将工件竖直排列在电阻炉炉膛中，考虑到炉内面积不能完全利用，故每层可装加1000件工件，炉膛深1200mm，工件长160mm，同样考虑应夹具所占尺寸，可装加5层，由此可得，使用此型号井式电阻炉一炉可加工5000件工件。

3.2淬火工艺设备

一级预热（550℃）设备：

三相埋入式电极盐浴炉RDM-30-6。

二级预热（820℃）设备：

三相埋入式电极盐浴炉RDM-30-8。

奥氏体化（1210℃）加热设备：

三相埋入式电极盐浴炉RDM-45-13设备相关数据如下：

埋入式电极盐浴炉的电极从浴槽侧壁插入，埋在浴槽砌体中。

为了保证加热过程中夹具的一致性和炉膛的使用率，提高能源利用率和简化操作，本淬火分级加热方案中的料框尺寸为300×

250×

700（长×

宽×

深/mm）。

（1）装炉修正系数K的确定：

W2Mo8Cr4V2Co8（M42）高速工具钢车刀热处理时在吊篮中间隔为16mm，所以装炉修正系数K取2.0。

（2）由钢种决定的加热系数a（min/mm）的确定：

常用钢的加热系数

4.热处理夹具

5.缺陷

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（1）存在大量残余奥氏体，碳化物几乎看不见。

表面氧化皮严重，含碳量低，硬度低。

（2）热处理后容易造成组织晶粒粗大

（3）回火时间或温度控制不好，容易得到屈氏体或贝氏体

5.1预防或补救措施

加强原材料的控制，确保原材料的质量以及存放的安全。

严格按照热处理工艺的要求进行操作，严禁违规操作。

确保热处理设备的正常工作，不会产生与热处理工艺要求规定数据的巨大误差。

退火补炭，再次淬火回火。

6.结论

由于高速钢中含有不同成分的合金元素，其铸态组织为网状分布的具有骨骼状的莱氏体组织，经过球化退火、淬火、回火的处理改善组织，使得性能有所提高。

热处理后所得的组织中存在索氏体基体及均匀分布在其中的细小粒状碳化物、马氏体、合金碳化物和少量的残余奥氏体，其中马氏体组织析出的碳化物弥散分布，形成二次硬化。

但是由于淬火不足，回火时间不够和脱碳导致了缺陷组织。

因此，在以后的实际操作中应避免上述原因应该准确控制炉温和时间，加入保护气淬火使高速钢具有高的硬度、红硬性以及耐磨性等优异的性能