高性能高速钢刃具的热处理及实例分析

近几十年来，我国高速钢的发展很快，除了通用高速钢的质量不断提高、产量不断增加和广泛使用外，根据国家的资源特点还建立了自己的“高性能高速钢体系”。其中，最主要的是利用合金元素Al、Si来提高硬度和热硬性，用合金元素V、Nb来提高耐磨性。高性能高速钢热处理后的硬度≥68HRC。目前我国主要的超硬高速钢牌号及化学成分如表2-57所示。

表2-57 我国的超硬高速钢牌号及其化学成分

下面，是主要几种高性能高速钢刃具的热处理实例。

1.W12Cr4V3Mo3Co5Si超硬钢钻头的淬火与回火

热处理工艺，如表2-58所示。

表2-58 W12Cr4V3Mo3Co5Si钢钻头的淬火与回火

2.W6Mo5Cr4V5SiAlNb超硬高速钢的热处理

热处理工艺，如表2-59所示。

表2-59 W6Mo5Cr4V5SiAlNb钢的热处理工艺

注：退火过程应装箱保护。

3.W18Cr4V3SiAlNb超硬高速钢的热处理

热处理工艺，如表2-60所示。

表2-60 W18Cr4V3SiAlNb钢的热处理工艺

注：退火过程装箱保护。

4.W6Mo5Cr4V2Al超硬高速钢的热处理

该钢的退火工艺为：860～870℃保温1～2h，然后以≤30℃/h速度冷却到730～750℃保温5～6h，再以30～50℃/h速度冷却到500℃以下出炉。热处理后的硬度为207～255HBW。

W6Mo5Cr4V2Al超硬高速钢刃具的淬火与回火工艺如表2-61所示。

表2-61 W6Mo5Cr4V2Al超硬高速钢刃具的淬火和回火工艺

5.高性能高速钢车刀的淬火与回火

热处理工艺如下。

1）预热。一般采用两次预热，第一次温度为500～550℃；第二次温度为860～880℃。预热时间是加热时间的2倍。

2）加热。不同牌号的高性能高速钢的淬火加热温度，如表2-62所示。

表2-62 高性能高速钢车刀的淬火加热温度

（续）

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注：一般采用盐浴炉淬火加热，在表中加热温度下保温时间按时间系数12～15s/mm计算。

3）冷却。厚度≤9mm的车刀加热后，采用分级等温淬火；厚度9mm以上车刀加热后，在580～620℃的中性盐浴中分级冷却后空冷。分级冷却时间按时间系数12～15s/mm计算。

4）回火。不同牌号高性能高速钢的回火加热温度，如表2-63所示。在回火温度保温1h后空冷，回火要进行3～4次。厚度≤9mm的车刀采用夹持回火，以满足变形量要求。

表2-63 高性能高速钢车刀回火加热温度

6.高性能高速钢制直柄锥面锪钻的热处理

锪钻可用于划窝和倒角，使用时刃部承受强力磨损和冲击，因此要求具有很好的强韧性、耐磨性及一定的热硬性。

（1）材质及技术要求

1）材料为W4Mo3Cr4VSi（4341）钢。

2）热处理后工作部分硬度为64～66.5HRC；柄部硬度为30～50HRC；过渡区硬度为40～63HRC。回火程度≤2级；过热程度≤1级。不得有氧化脱碳和腐蚀等缺陷。

（2）热处理工艺

1）预热。锪钻整体先后分别在450～500℃和860～880℃两次预热，预热时间是加热时间的2倍。装炉量如表2-64所示。

表2-64 直柄锥面锪钻的热处理工艺参数

2）加热。在1180～1190℃盐浴中加热，加热时间如表2-64所示。晶粒度控制在10～10.5级。高温加热时要提出柄部。

3）冷却。在580～620℃中性盐浴中分级冷却，停留时间与加热时间相同。

4）回火。冷却到室温后用开水清洗干净后，装筐进行在540～560℃×1h×3次回火。

7.低合金高速钢的热处理

低合金高速钢在国内、外标准中均有推荐的钢号。实际使用证明，低合金高速钢制作的丝锥、钻头和立铣刀等刃具的使用寿命与通用高速钢（W6Mo5Cr4V2等）相当，但相对成本低20%～34%。热硬性试验表明，600℃×4h后的硬度值与W6Mo5Cr4V2钢相比较，无明显区别；但在625℃×4h的热硬性，低合金高速钢显得稍差些，即比W6Mo5Cr4V2钢（晶粒度相同情况下）低0.5～1.0HRC。表2-65～表2-67分别为W3Mo2Cr4VSi、W4Mo3Cr4VSiN和W2Mo5Cr4V钢的热处理工艺。

表2-65 W3Mo2Cr4VSi钢的热处理工艺

（续）

注：退火过程应装箱保护。

表2-66 W4Mo3Cr4VSiN钢的热处理工艺

注：退火过程应装箱保护。

表2-67 W2Mo5Cr4V钢的热处理工艺

注：退火过程应装箱保护。