縱觀現(xiàn)在世界上所有的鋼種，無(wú)論其化學(xué)成分、組織、性能之間的復(fù)雜關(guān)系，還是冶煉、澆注、鍛造、軋制、拉絲、塑性成形、焊接和熱處理等整個(gè)制造過(guò)程的難度，高速鋼無(wú)疑是最難搞的鋼種之一。高速鋼自問(wèn)世至今已有100多年歷史，一直以制造金屬切削刀具著稱。有人說(shuō)“高速鋼奧妙無(wú)窮”，也有人說(shuō)“高速鋼變化莫測(cè)”。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)高速鋼進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究和改革創(chuàng)新，豐富了熱處理寶庫(kù)。筆者1968年大學(xué)畢業(yè)后，從事高速鋼熱處理整整50個(gè)春秋，積累了不少經(jīng)驗(yàn)，也記錄了一些失敗的教訓(xùn)，總結(jié)出高速鋼熱處理值得關(guān)注的23個(gè)問(wèn)題，和同行們商討，不妥之處請(qǐng)批評(píng)指正。

 

　　01

　　碳在高速鋼中作用是什么?

　　碳是高速鋼中最重要的元素，作用機(jī)制是碳化物的形成及轉(zhuǎn)變——溶解、析出、聚集。含量必須適當(dāng)，不可過(guò)多，也不能太少。當(dāng)含量較低時(shí)，不能形成足夠數(shù)量的復(fù)合碳化物，因而在淬火加熱時(shí)溶入固溶體的碳化物減少，會(huì)降低鋼的硬度、紅硬性及耐磨性;若含碳量高，淬火加熱時(shí)，碳和合金元素的濃度增高，使鋼的硬度、紅硬性提高，但也帶來(lái)一些不利影響：在碳化物不均勻度增大、塑性降低脆性增加、工藝性能變壞(鍛造、軋制易開(kāi)裂)、降低鋼的熔點(diǎn)，所以容易產(chǎn)生過(guò)熱過(guò)燒。含碳量增高，會(huì)使淬火后殘留奧氏體(rR)增多，增加回火難度。以前的M35鋼因含碳量偏低(0.80%~0.90%)，淬回火后根本達(dá)不到67HRC以上的高硬度;501鋼(M2A1)因含碳量偏高，問(wèn)題不少，現(xiàn)在兩鋼都回歸到正常的含碳量了。GB/T9943新標(biāo)準(zhǔn)和原標(biāo)準(zhǔn)相比，最大的亮點(diǎn)莫過(guò)于碳的變化。

　　高速鋼中究竟含多少碳好?應(yīng)遵循定比碳法則確定。鋼廠生產(chǎn)的高速鋼成分雖都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但不一定適合你。工具廠應(yīng)根據(jù)自家的產(chǎn)品，選擇有競(jìng)爭(zhēng)力適中的含碳量鋼種。

　　02

　　高速鋼的碳飽和度如何計(jì)算?

　　平衡碳是給出鋼中所有的碳化物形成元素，按定比碳關(guān)系達(dá)到平衡時(shí)的碳含量，通常按下式進(jìn)行近似地計(jì)算。

　　Cs=0.33W+0.063Mo+0.06Cr+0.2V

　　式中，Cs是理論上計(jì)算的“平衡碳”，“平衡碳差值”表示計(jì)算出來(lái)的Cs與實(shí)際含碳量的差值，即ΔC= Cs-C實(shí)

　　C實(shí)/Cs的比值即為碳飽和度，常用“A”來(lái)表示。

　　例如：M2鋼的實(shí)際化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)：%)：0.85C、5.97W、4.95Mo、3.97 Cr、1.82V。平衡碳、平衡碳差值、碳飽和度計(jì)算式分別為：

　　平衡碳(Cs)=0.033×5.97+0.063×4.95+0.06×3.97+0.2×1.82=1.103

　　平衡碳差值(ΔC)=1.103-0.85=0.253

　　碳飽和度(A)=0.85/1.103=0.771

　　筆者統(tǒng)計(jì)分析了M2鋼267個(gè)爐號(hào)340t含碳量，并熱處理試驗(yàn)A值對(duì)鋼性能的影響，結(jié)論是：A值在0.76~0.83時(shí)，綜合性能佳。

　　03

　　碳飽和度與淬火溫度及熱處理后硬度的關(guān)系?

　　在正常的淬火溫度范圍內(nèi)，每提高11~13℃，晶粒度就升高1級(jí)，如果按9.5～10.5級(jí)晶粒度組織生產(chǎn)，對(duì)于M2鋼淬火溫度(t)與A值有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，筆者的經(jīng)驗(yàn)是：

　　A=0.70 t=1227~1238℃

　　A=0.73 t=1222~1233℃

　　A=0.76 t=1218~1231℃

　　A=0.79 t=1212~1223℃

　　A=0.82 t=1210~1221℃

　　A值越高，淬火溫度越低，反之亦然，根據(jù)A值確定淬火溫度是科學(xué)的，行之有效的，已被國(guó)內(nèi)同行認(rèn)可。

　　知道了A值，就能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)淬回火后的硬度，經(jīng)驗(yàn)式為：

　　對(duì)于M2鋼而言：HRC=A/(0.01285A+0.00185)　例如M2鋼A值為0.77，則HRC=0.77/0.01285×0.77+0.00185=0.77/0.0117445≈65.6。實(shí)際生產(chǎn)中的刀具硬度在65～66HRC，非常吻合，要想硬度高，必須選擇A值高的鋼制作。

　　04

　　高速鋼刀具淬火為什么要預(yù)熱?

　　高速鋼屬高合金工具鋼，含有眾多的合金元素，導(dǎo)熱性差、塑性低，所以高速鋼淬火必須經(jīng)過(guò)預(yù)熱，有四大好處。

　　(1)減少應(yīng)力及變形開(kāi)裂的幾率。

　　(2)縮短高溫加熱時(shí)間，減少氧化、脫碳傾向。

　　(3)先在空氣爐中預(yù)熱再到鹽浴爐預(yù)熱，避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，有利于安全生產(chǎn)。

　　(4)中溫預(yù)熱一般在850℃左右，使珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)谳^低溫度下進(jìn)行，有利于減少最后相變應(yīng)力。

　　05

　　高速鋼碳化物不均勻級(jí)別判定標(biāo)準(zhǔn)是什么?

　　嚴(yán)重的碳化物不均勻度將使鋼的硬度及紅硬性下降，若呈網(wǎng)狀堆積，破壞了鋼組織的連續(xù)性，導(dǎo)致刀具在使用過(guò)程中易脆斷或崩刀。高速鋼碳化物不均勻在×100倍顯微鏡下觀察。GB/T9943-2008《高速工具鋼》將共晶碳化物分為8級(jí)，詮釋如下，供參考。見(jiàn)表1.

　　表1 高速鋼碳化物不均勻度級(jí)別

	標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則
1	碳化物分布均勻
2	碳化物呈微細(xì)狀
3	帶系——細(xì)帶寬約2mm，網(wǎng)系——細(xì)網(wǎng)中局部有不明顯分叉
4	帶系——有明顯集中帶，帶寬約4mm；網(wǎng)系——有明顯的微細(xì)分叉
5	帶系——集中帶寬約7.5mm；網(wǎng)系——網(wǎng)狀殘余
6	帶系——集中帶寬約11mm；網(wǎng)系——破碎網(wǎng)及少量堆積
7	帶系——集中帶寬約15mm；網(wǎng)系——拉長(zhǎng)多形網(wǎng)有明顯堆積
8	帶系 明顯集中帶寬約19mm；網(wǎng)系 封閉完整網(wǎng)有明顯堆積

　　06

　　高速鋼中碳化物顆粒度級(jí)別判定標(biāo)準(zhǔn)是什么?

　　高速鋼中大塊角狀碳化物和大顆粒碳化物統(tǒng)稱為大塊碳化物，根據(jù)GB/T9943-2008，大塊碳化物的評(píng)級(jí)分W系和W-M0系，見(jiàn)表2和表3.

　　表2高速鋼中大塊碳化物評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(W系)

	1	2	3	4
大塊角狀碳化物最大尺寸/μm	18	21	23	25
大顆粒碳化物最大尺寸/μm	16	18	21	23

　　表3 高速鋼中大塊碳化物評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) (W-MO系)

	1	2	3	4	5	6
碳化物最大尺寸/μm	-	6.1	8.3	12.5	15.6	22.1

　　檢查大塊碳化物應(yīng)在試樣直徑或?qū)蔷€的1/4處的縱向截面上進(jìn)行，以視場(chǎng)中最嚴(yán)重為判據(jù)，試樣按規(guī)定的熱處理工藝淬火后于680～720℃×1～2h回火，試樣厚度10～12mm,×500倍下觀察。

　　對(duì)于高速鋼來(lái)講，碳化物是一把雙刃劍，它既是保證了高速鋼具有高硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能，同時(shí)又是產(chǎn)生各種質(zhì)量問(wèn)題的重要根源。為了提高刀具壽命，必須深入研究高速鋼中的碳化物，深刻理解碳化物的生成和變化規(guī)律。高速鋼的熱處理，無(wú)非是在做碳化物的轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)換工作，必須高度重視。

　　07

　　碳化物的溶解度對(duì)高速鋼的性能有何影響?

　　高速鋼的碳化物類(lèi)型有M3C、M23C6、M7C3、M6C、MC、M2C等。高速鋼加熱時(shí)碳化物溶解情況決定了奧氏體中碳合金元素的含量，并影響晶粒度，從而影響鋼淬火后的力學(xué)性能及使用性能。碳化物溶解越充分，硬度越高，耐磨性、紅硬性越高。但韌性下降脆性增大，爐前金相一定要注視碳化物的溶解情況，只看晶粒號(hào)不看碳化物溶解度是很不全面的。

　　我們?cè)趯?shí)踐摸索出判斷碳化物溶解度的簡(jiǎn)易方法：在一顆奧氏體晶粒中，5～8顆粒溶解充分，8～12顆溶解一般，﹥12顆溶解不好。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，視刀具類(lèi)別及使用情況，控制碳化物溶解度非常重要，這也是高速鋼熱處理的精髓。

　　08

　　顯示高速鋼奧氏體晶粒度用什么試劑?

　　HSS及HSS-E鋼淬火后顯示奧氏體晶粒度常用4%硝酸酒精溶液(體積分?jǐn)?shù))，溫室，侵蝕時(shí)間靈合掌握，也有用7%～13%三氯化鐵水溶液。HSS-L鋼淬火后顯示奧氏體晶粒度用10%硝酸酒精或10%三氯化鐵水溶液。

　　不管什么類(lèi)別的高速鋼回火后再顯示奧氏體晶粒度是很難的，需專配。我們的配方1：100ml乙醇+10ml鹽酸+3ml硝鹽。配方2：100ml甲醇+10ml鹽酸+3ml硝酸。

　　09

　　用M2鋼同成分制作不同的刀具熱處理工藝有何不同?

　　2004年筆者在全國(guó)工具廠廠長(zhǎng)經(jīng)理會(huì)上作“制定熱處理工藝應(yīng)該個(gè)性化”的學(xué)術(shù)報(bào)告【文章載《機(jī)械工人-熱加工》2005年第6期】，受到一致好評(píng)。我舉同成分的M2鋼為例，制作不同的工具，熱處理工藝見(jiàn)表4.

　　表4 M2鋼制作不同刀具的熱處理工藝

	淬火溫度 /℃	冷卻工藝	晶粒度 /級(jí)	回火工藝	回火后硬度 HRC	過(guò)熱程度 /級(jí)
車(chē)刀	1230～１２３５	油淬或中性鹽分級(jí)	８．５～９	５５０℃×１h×3次	65～67	２～４
滾刀	１２２５～１２３０	５００～６００℃鹽浴分級(jí)	９．５～１０	第一次350～380℃，以后550℃×１h×3次as	≧６４	１～２
三面刃銑刀	１２２０～１２３０	５００～６００℃鹽浴分級(jí)	９．５～１０．５	550℃×１h×3次	６５～６７	﹤２
直柄鉆頭	１２１０～１２２５	５００～６００℃鹽浴分級(jí)	１０～１１	550℃×１h×3次	６４～６６．５	﹤２
拉刀	１２０５～１２１５	油淬或中性分級(jí)后再２６０℃等溫	１０．５～１１．５	550℃×１h×4次	６４～６６．５	不允許
機(jī)用絲錐	１１９０～１２１０	５００～６００鹽浴分級(jí)后再２６０℃等溫	１０．５～１２	550℃×１h×4次	６３～６６	不允許
大鋸片	１１８０～１２００	５００～６００鹽浴分級(jí)后再２６０℃等溫	１１～１２	550℃×１h×4次	６２～６５	不允許

　　10

　　高速鋼分級(jí)淬火溫度為什么要低于620℃?

　　長(zhǎng)期以來(lái)，工具行業(yè)學(xué)習(xí)原蘇聯(lián)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，將高速鋼的分級(jí)溫度牢牢控制在580～620℃，保證φ20㎜以下的工件淬回火后得到≧65HRC的高硬度，但大一點(diǎn)的工件及連續(xù)大批量生產(chǎn)時(shí)，連64HRC的硬度都很難達(dá)到，如20方以上的車(chē)刀，M6模數(shù)以上的滾刀就是這樣。根據(jù)國(guó)內(nèi)外同仁的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)冷卻速度有高的要求：在工件溫度在1000～800℃區(qū)間內(nèi)，冷卻速度越快越好，應(yīng)≧7℃/S，防止共晶碳化物析出而影響刀具的各項(xiàng)性能，所以不少工具廠將冷卻爐溫度改鋇基為鈣基鹽500～550℃。

　　11

　　高速鋼刀具淬火奧氏體晶粒度有什么規(guī)定?

　　JB/T9986-2013《工具熱處理金相檢驗(yàn)》對(duì)高速鋼刀具淬火奧氏體晶粒度雖作詳細(xì)規(guī)定，但實(shí)行、執(zhí)行有差異。我們的經(jīng)驗(yàn)如表5。

　　表5 高速鋼刀具熱處理檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品		淬火晶粒度/級(jí)		過(guò)熱程度合 格級(jí)別/級(jí)	回火程度合 格級(jí)別/級(jí)
名稱	規(guī)格/㎜	W=MO系	W系
直柄麻花鉆	φ≦3	10～12	10～11.5	不允許	≦2
	3<φ<20	9.5～11	9～10.5	≦2
中心鉆	所以規(guī)格	10～11.5	9.5～11	≦1
錐柄鉆	φ≦30	9.5～11	9～10.5	≦1
	φ>30	9～10.5	8.5～10	≦2
鋸片銑刀	厚度≦1	10.5～12	10～11	不允許
	厚度>1	10～11.5	9.5～11	≦2
銑、鉸刀類(lèi)		9.5～11	9～10.5	≦2a
車(chē) 刀	≦16χ16	9～10.5	8.5～10	≦2
	>16χ16	8.5～10.5	8～10	≦3
齒輪滾刀		9.5～11	9～10.5	≦2b
螺紋刀具		10～11.5	9.5～11	不允許
拉 刀		9.5～11	9～10.5	≦1

　　注：①粉末高速鋼的過(guò)熱程度≦1級(jí)。

　　②粉末高速鋼淬火晶粒度≦10級(jí)時(shí)，因晶粒度細(xì)小，可按S-G晶粒度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)。

　?、跰42、M35等高性能高速鋼回火程度應(yīng)≦1級(jí)。

　　a、鉆頭、鍵槽銑刀中心的刃口碳化物堆積處過(guò)熱程度可≦3級(jí)。

　　b、剃齒刀不允許過(guò)熱。

　　12

　　判斷高速鋼過(guò)熱級(jí)別的依據(jù)是什么?

　　冶煉高速鋼制刀具淬火過(guò)熱一般都在回火后檢查，但有經(jīng)驗(yàn)的爐前金相員淬火檢查就知曉。過(guò)熱不完全是壞事，有些刀具如車(chē)刀、滾刀等，只有過(guò)熱才耐用，小刀具及螺紋刀具大都不允許過(guò)熱，粉末高速鋼制各種精密刀具，最好不要過(guò)熱，根據(jù)長(zhǎng)期工作的經(jīng)驗(yàn)并參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，判定高速鋼過(guò)熱級(jí)別的依據(jù)，以最嚴(yán)重視場(chǎng)為最終判據(jù)。

　　1級(jí) 碳化物微變形，呈棱角狀

　　2級(jí) 碳化物呈拖尾狀態(tài)

　　3級(jí) 碳化物呈線段狀態(tài)

　　4級(jí) 碳化物呈半網(wǎng)狀態(tài)

　　5級(jí) 碳化物呈封閉網(wǎng)狀態(tài)

　　13

　　高速鋼刀具淬火后回火合格級(jí)別判定標(biāo)準(zhǔn)是什么?

　　回火的目的是消除應(yīng)力、穩(wěn)定組織、促使二次硬化。刀具回火不足，脆性很大，特別是微型刀具，影響則更大，回火不足與回火充分，切削性能要相差幾百倍。

　　檢查回火程度用4%的硝酸酒精侵蝕，侵蝕時(shí)間為2～4min，侵蝕溫度為18～25℃.回火程度分為3級(jí)，以最嚴(yán)重的視場(chǎng)為判據(jù)，判定標(biāo)準(zhǔn)如下：

　　1級(jí)(充分) 整個(gè)視場(chǎng)為黑色的回火馬氏體+星星點(diǎn)點(diǎn)的碳化物。

　　2級(jí)(一般即合格) 個(gè)別區(qū)域或碳化物堆積處有白色區(qū)存在。

　　3級(jí)(不足即不合格) 較大部視場(chǎng)有白色區(qū)存在，隱約可見(jiàn)淬火晶粒。

　　14

　　高速鋼刀具硝鹽回火溫度為什么不能超過(guò)600℃?

　　高速鋼回火常用100%KNO3或100%NaNO3?；鼗饻囟瘸Ｓ?40～560℃，有時(shí)為了退掉刀柄硬度，將硝鹽槽浴溫提到600℃，不能再提高了，否則有爆炸的危險(xiǎn)，以KNO3為例，理由如次：

　　硝鹽的熱穩(wěn)定性比較差，隨著溫度的升高，會(huì)發(fā)生分解

　　2KNO3>400℃ 2KNO3+O2 若溫度繼續(xù)升高，會(huì)進(jìn)一步分解

　　2KNO3>500℃K2O+2[N]+5[O]從以上反應(yīng)可知，有氧化性很強(qiáng)的活性氧原子生成，鹽浴中有氧的存在對(duì)工件十分有危，在一般情況下，“Fe”與“O”相互反應(yīng)，隨著溫度的變化生成的產(chǎn)物也不同，在150℃以下反應(yīng)很難進(jìn)行，隨著溫度的升高逐步發(fā)生作用，低于570℃，它們生成Fe3O4。Fe3O4是一種結(jié)構(gòu)致密的氧化物，這種氧化膜的形成能阻止氧與鐵作用，起到保護(hù)層的作用。若溫度高于570℃，鐵與氧作用加劇，生成疏松的氧化亞鐵層，氧還可以透過(guò)一層薄膜(Fe3O4。)而與鐵繼續(xù)作用，使基體受到嚴(yán)重腐蝕。若繼續(xù)升高溫度，由于硝鹽的熱分解產(chǎn)生的氣體量增加，再加上其他因素(如棉紗頭等)，有可能產(chǎn)生爆炸。

　　15

　　高速鋼刀具熱處理裂紋產(chǎn)生的原因是哪些?

　　裂紋是高速鋼熱處理中常見(jiàn)的缺陷，產(chǎn)生的原因主要以下幾條：

　?、爬鋮s速度過(guò)快 在淬火冷卻階段，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到高速鋼馬氏體的斷裂強(qiáng)度(1000N/㎜2)就會(huì)致裂;直接淬火或分級(jí)等溫冷卻遇到水易裂;淬火后未冷到室溫清洗也容易開(kāi)裂。

　?、七^(guò)高的加熱溫度 加熱溫度過(guò)高致使晶粒粗大甚至過(guò)熱，脆性大，抗斷裂強(qiáng)度下降，加大淬裂傾向。

　?、沁^(guò)快的加熱速度 高速鋼屬高合金工具鋼，含有較多的合金，元素，導(dǎo)熱性差，過(guò)快的加熱速度，使工件里外溫差加大，熱應(yīng)力差加劇，內(nèi)外組織轉(zhuǎn)變不同步，不但使組織應(yīng)力加大，同時(shí)在內(nèi)外交界處形成斷裂應(yīng)力，多種應(yīng)力疊加，加速開(kāi)裂進(jìn)程，故形狀復(fù)雜件都要經(jīng)多次預(yù)熱。

　　16

　　高速鋼鹽浴熱處理產(chǎn)生腐蝕的原因有哪些在?

　　根據(jù)筆者的體會(huì)，認(rèn)為高速鋼鹽浴熱處理產(chǎn)生腐蝕的原因大致可分4個(gè)方面：

　?、披}浴腐蝕 原鹽不純潔、脫氧撈渣不徹底、鹽浴中氧化性物質(zhì)太多;局部加熱的桿狀刀具預(yù)熱溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，致使暴露在浴面上方的部分受蝕;回火件清洗不干凈，將氯化鹽帶入到硝鹽回火爐中，氯離子腐蝕刀具硝鹽吸收空氣中水分子形成硝鹽，產(chǎn)生腐蝕。

　?、茪怏w腐蝕 抽風(fēng)不力，鹽面煙霧較大;冷卻溫度過(guò)高，出爐后在夾具內(nèi)部的氣體難以散掉，靠近夾具部位產(chǎn)生氣體腐蝕。

　?、乔逑床桓蓛?淬火后工件冷至室溫要及時(shí)清洗，特別是頂尖孔、凹槽部位的殘鹽要清洗干凈，清洗水溫應(yīng)高于80℃，且要適時(shí)換水。

　?、人嵯锤g 酸洗對(duì)高速鋼刀具生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，實(shí)在不是好方法，沒(méi)盡早淘汰，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生氫脆，還會(huì)產(chǎn)生腐蝕。

　　如果實(shí)在要進(jìn)行此步，一定要掌握酸的濃度、酸洗溫度、酸洗時(shí)間三要素。

　　17

用什么方法檢查磨退火及磨裂？

　　高速鋼刀具磨退火是非常多的現(xiàn)象，對(duì)刀具使用性能產(chǎn)生很大影響。檢查方法：用體積為5%～8%的硝酸酒精溶液侵蝕相關(guān)部位，然后再用體積為8%～10%鹽酸酒精溶液明化，并在Na2CO3水溶液中進(jìn)行中和，即可清晰地把各種燒傷顯現(xiàn)出來(lái)。

　　檢查磨削裂紋的方法：用稀硝酸侵蝕懷疑部位30s，若有裂紋立即顯露。

　　18

高速鋼鉆頭等刀具蒸汽處理及氧氮化質(zhì)量檢驗(yàn)有何具體要求？

　　⑴經(jīng)蒸汽處理貨氧氮化的刀具，浸油后表面呈藍(lán)灰色或藍(lán)黑色。

　?、蒲趸さ馁|(zhì)量指標(biāo)：表層氧化膜的金相形態(tài)應(yīng)符合JB/T3912-2013要求，在500Ix照度和視距不小于300㎜的條件下，用正常視力垂直正視觀察，刀具浸防銹油后表面光澤應(yīng)比較均勻，無(wú)明顯花斑、銹跡或發(fā)紅。氧化膜的厚度為1～4μm，用10%CuSO4溶液滴在刀具的非棱角處，在18～25℃溫度下，10min之內(nèi)不應(yīng)有Cu析出。φ2.5㎜以下的帶柄刀具滴在柄部。

　?、菍?duì)氧氮化鉆頭的要求：滲層厚度10～30μm、滲層硬度900～1050HV、不允許出現(xiàn)脈狀、網(wǎng)狀滲層組織。

　　⑷經(jīng)上述處理后刀具使用壽命應(yīng)比未處理者提高20%以上。

　　19

高速鋼刀具TiN涂層之前有何要求？

　　TiN涂層工藝確實(shí)很好，可大幅度提高壽命，已在刀具界普遍使用，但不是什么刀具涂了都有效果。如果刀具本身質(zhì)量不佳，涂了也是枉然，猶如鮮花插在牛糞上。根據(jù)國(guó)內(nèi)外同行的體會(huì)，對(duì)涂前刀具應(yīng)有一定的質(zhì)量要求。

　?、庞捕?涂前刀具硬度要是足夠高，一般應(yīng)≧65HRC。如果由于種種原因造成硬度低或刃口磨退火，涂后效果肯定不佳，甚至不如涂前。

　?、票砻娲植诙?涂前刀具的前刃面與后隙面的表面粗糙度Ra≦0.8μm,最好經(jīng)適當(dāng)?shù)膾伖?，以保證刀具表面與涂層薄膜的結(jié)合力，否則涂層容易脫落，加速刀具磨損。

　?、侨锌谝?切削刃必須無(wú)毛刺、裂紋、崩刀等缺陷。否則涂層刀具在切削過(guò)程中首先在這些缺陷出開(kāi)始磨損。

　?、韧舜?刀具涂層前后必須經(jīng)去磁處理，涂前帶磁將影響涂層效果，涂后有磁易吸附切屑而加劇崩刀。

　?、汕鍧嵍?涂前刀具表面必須清潔，做到無(wú)油污、銹斑、氧化皮或油漆等等污物，以保證涂層的結(jié)合力。

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高速鋼刀具表面強(qiáng)化有哪幾種方法？

　?、耪羝幚?/p>

　?、蒲醯?/p>

　?、荰iN或TiA1N等多種涂層

　?、葷B氮

　?、啥蚧f浸涂、硫化等滑化處理

　?、实脊矟B、硫氮碳共滲及C-N-B-S-O五元共滲等。還有許多強(qiáng)化方法，工廠使用最多的是蒸汽處理及TiN涂層法。

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銼刀檢查硬度的原理是什么？它有何優(yōu)缺點(diǎn)？

　　熱處理同仁在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，積累了用標(biāo)準(zhǔn)銼刀檢驗(yàn)高速鋼刀具淬后及回火后的硬度的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

　　銼刀檢驗(yàn)硬度法，就是用銼刀高硬度的齒劃刻金屬，依其劃痕的大小、深淺來(lái)預(yù)測(cè)金屬的表面硬度。此法雖不如硬度計(jì)那么精確，但簡(jiǎn)單適用，所以在工具廠仍有一定的市場(chǎng)，特別適用形狀復(fù)雜件、大件的硬度檢測(cè)?，F(xiàn)在雖出現(xiàn)不少新的現(xiàn)場(chǎng)硬度檢測(cè)儀，但還是不如銼刀檢驗(yàn)方便、速度快。

　　目前工具廠大部分都采用單把銼刀檢測(cè)刀具的硬度，主要靠工作者經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定，差異性較大，為了克服這一缺點(diǎn)，我們必須按國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T13321，用標(biāo)準(zhǔn)銼刀檢驗(yàn)。

　　在世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、日本、德國(guó)、俄羅斯都有標(biāo)準(zhǔn)銼刀檢測(cè)硬度的標(biāo)準(zhǔn)文本，因?yàn)榇朔ê?jiǎn)單適用了，例如高速鋼刀具鹽浴淬火，試件淬火用銼刀一挫，有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員就能精準(zhǔn)的測(cè)出硬度高低，誤差不超過(guò)0.5HRC，并且還能知道碳化物溶解的大概情況，這就是熱處理的工匠精神，不是一年兩年鑄就，要靠長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累。

　　以前在市場(chǎng)上能買(mǎi)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)銼刀，現(xiàn)在很難買(mǎi)到真貨，有的工具廠自制銼刀，也是一種好方法;用低合金高速鋼經(jīng)正常淬火的銼刀(硬度>65HRC)，然后再經(jīng)QPQ或其他強(qiáng)化處理，自制自用，心中有數(shù)，十分方便，不會(huì)出錯(cuò)，值得推廣。

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如何進(jìn)行摩擦焊刀具的熱處理？

　　國(guó)內(nèi)外普遍采用摩擦焊生產(chǎn)φ10㎜以上的桿式刀具。同閃光焊相比，摩擦焊具有節(jié)電、節(jié)材、焊縫質(zhì)量好、結(jié)合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。但如果操作不當(dāng)，也會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，甚至批量報(bào)廢。以下簡(jiǎn)介摩擦焊刀具熱處理工藝。

　?、藕负罄鋮s及退火處理 焊接時(shí)焊縫兩側(cè)產(chǎn)生1000℃以上的高溫，焊后若直接空冷，高速鋼一側(cè)將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，柄部的45鋼或40Cr鋼一側(cè)由于空冷只發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，顯著的比容差將產(chǎn)生組織應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。為此焊后應(yīng)立即投入650～730℃χ1～2h保溫，使之發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，然后直接升溫至850～870℃χ4～6h退火，爐冷至500℃以下出爐。

　?、拼慊?焊接刀具要不要超焊縫加熱?超焊縫加熱改善了焊后的原始組織，考驗(yàn)了焊接質(zhì)量，提高了焊縫強(qiáng)度，節(jié)省了高速鋼。焊接刀具真空淬火成功以后，超焊縫加熱質(zhì)疑的人少了，但國(guó)內(nèi)大部分工具廠均采用低于焊縫10～15㎜的鹽浴淬火工藝，避免因開(kāi)裂引起的質(zhì)量糾紛。筆者堅(jiān)持超焊縫加熱，但應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：

　?、贁M用中下限淬火溫度，

　?、诓捎梅旨?jí)等溫淬火，

　?、鄄坏?00℃以下立即回火，

　?、艽慊鸷蟛粩M深冷處理和矯直，

　?、輫?yán)禁酸洗。如果一定要酸洗，一定要向酸里加緩蝕劑，嚴(yán)格控制酸液濃度、酸洗時(shí)間、酸洗溫度三大要素

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高速鋼萘斷口可以消除嗎?

　　正常的高速鋼斷口呈無(wú)光澤的細(xì)陶瓷狀，淬火過(guò)熱的斷口較粗糙，當(dāng)奧氏體晶粒非正常長(zhǎng)大到毫米級(jí)時(shí)，鋼變得極脆，易產(chǎn)生穿晶解理斷裂，其斷口因晶粒取向不同而呈現(xiàn)亮暗相間、魚(yú)鱗似的組織，稱“鱗狀斷口”，又稱萘狀斷口，簡(jiǎn)稱萘斷口。

　　萘斷口是工具廠常見(jiàn)的一種熱處理缺陷，是否可以消除?答案是肯定的，可以返工或改鍛，而不是教科書(shū)上講的只能報(bào)廢。某廠由于工作疏忽大意造成數(shù)百件12χ12χ200(㎜)規(guī)格M2鋼車(chē)刀產(chǎn)生萘斷口，是報(bào)廢還是挽救?我們選擇了后者，采用二退二淬熱處理工藝，消除了萘斷口。

　?、乓煌艘淮?850～870℃χ4～5h爐冷至500℃出爐空冷;1225～1230℃χ4min油淬，晶粒度9～9.5級(jí)，550℃χ1hχ3次回火后硬度65.5～66HRC。

　?、贫硕?850～870℃χ4～5h爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度220HBW。1220～1225℃χ4min油淬，晶粒度9～9.5級(jí)，550℃χ1hχ3次回火后硬度65.5～66HRC。斷口正常，呈細(xì)陶瓷狀。

　　消除萘斷口后的12方車(chē)刀，作切削實(shí)驗(yàn)仍達(dá)到一等品水平，600℃χ4h紅硬性試驗(yàn)，硬度為62.5～62.7HRC。

　　經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，產(chǎn)生萘斷口的刀具還可以通過(guò)鍛造或穩(wěn)定化處理加以消除。但是否有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得考慮。

　　萘斷口并非癌癥，可防可治，沒(méi)有什么可怕的。

　　高速鋼理論太深?yuàn)W了，難以理解透徹，但只要認(rèn)真探索，反復(fù)實(shí)踐，一定能制造出高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命的刀具，為實(shí)現(xiàn)偉大祖國(guó)的復(fù)興作出我們熱處理人應(yīng)有的貢獻(xiàn)。