CN104191188A - 便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法 - Google Patents

便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，包括顺序进行的毛坯下料、锻造、切削加工、热处理和磨削加工，毛坯为W2MoCr4V2Co8高速工具钢，热处理包括顺序进行的预热、加热保温、淬火和回火，预热采用分阶段逐渐升温进行，预热采用分阶段逐渐升温进行，加热保温为进一步加热毛坯至1210-1230℃，并保温不少于25min，锻造与切削加工之间还包括退火步骤，退火步骤为将锻造得到的毛坯分步加热，回火后续还设置有冷处理前预处理、冷处理和水浴回火步骤。本工艺路线简单，奥氏体转化率高，对车刀的热损伤小，得到的车刀硬度值可达72HRC以上，同时具有良好的耐磨性、热硬性。

Description

便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法
技术领域
本发明涉及用于车床刀具加工制造工艺领域，特别是涉及一种便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法。
背景技术
在机械加工行业中车床被认为是所有设备的工作“母机”。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，以圆柱体为主，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床，车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。
随着现代制造技术的发展，高速钢车刀在切削加工中被广泛使用，使用过程中车刀的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击并工作在较高的温度下，这使得高速钢车刀较易出现磨损、刀刃弯曲、车刀转动过强和冲击缺口等不利于加工质量的情况。如何进一步优化现有技术中的便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法是进一步提高车刀质量的关键所在。
发明内容
针对上述高速钢车刀较易出现磨损、刀刃弯曲、车刀转动过强和冲击缺口等不利于加工质量的情况。如何进一步优化现有技术中的便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法是进一步提高车刀质量的关键所在的问题，本发明提供了一种便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法。
针对上述问题，本发明提供的便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法通过以下技术要点来达到发明目的：便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，包括顺序进行的毛坯下料、锻造、切削加工、热处理和磨削加工，所述毛坯为W2MoCr4V2Co8高速工具钢，所述热处理包括顺序进行的预热、加热保温、淬火和回火，所述预热采用分阶段逐渐升温进行，所述预热包括第一阶段加热至450-600℃并保温不少于20min、第二阶段加热至750-800℃并保温不少于20min，所述加热保温为进一步加热毛坯至1210-1230℃，并保温不少于25min，所述锻造与切削加工之间还包括退火步骤，所述退火步骤为将锻造得到的毛坯分步加热：即从常温加热至600-650℃保温不少于10min、继续加热至850-860℃保温不少于20min后缓慢冷却，以上加热的升温速度不大于25℃/h，所述回火步骤有多个单步回火组成，每个单步回火均为将上个步骤得到的毛坯加热至500-550℃，保温不少于0.8h后空冷或油冷，且所述空冷和油冷的冷却速度不大于25℃/s，所述淬火为油冷，所述回火工序后续还包括冷处理步骤，所述冷处理步骤与回火工序之间还包括冷处理前预处理，冷处理后续还包括水浴回火，所述冷处理为将上阶段得到的毛坯进行-80至-150℃的液氮冷处理，所述冷处理前预处理为90-100℃水煮不少于40min或低温回火不少于1h，所述水浴回火为将上个工序得到的毛坯水煮不少于1.5h。
更进一步的技术方案为：
所述切削加工和热处理之间还包括清洗步骤，所述清洗步骤包括顺序进行的去油清洗工序和烘干工序。
所述淬火和回火还包括顺序进行的除油清洗工序、干燥工序和检查工序。
所述缓慢冷却为炉冷或油冷，且冷却速度不大于30℃/h。
本发明具有以下有益效果：
1、本工艺路线简单，设置的退火步骤旨在软化锻造后得到的毛坯的硬度，以提高其机械加工性能，便于后续的切削加工。退火步骤分布加热、加热温度和保温时间的限定，旨在减少毛坯在热处理过程中毛坯的加热变形、开裂的程度和可能性、材料的脱碳量，保证后续得到的车刀的质量；同时通过以上工艺的退火处理，可使得退火后的毛坯硬度值在260HBW以下；同时由于提供的退火温度较高，相较于现有技术，在取得同等退火效果的同时耗时仅为现有技术的三分之二，以上分布进行的退火步骤，还有利于车刀的生产效率。
2、通过设置的淬火之前分阶段进行的预热步骤，能够有效减少热处理过程中毛坯发生加热变形、开裂的程度和可能性，同时，相较于现有技术毛坯在高温状态下停留时间较短，有利于减少毛坯的脱碳量，以进一步保证得到的车刀能够保持足够的硬度和耐磨性。
3、通过设置的多个单步回火组成的回火步骤，可实现淬火完成后毛坯中存在的残余奥氏体在500-550℃的温度下不断分解及碳化物弥散硬化，经过多次单步回火后毛坯的金相组织中残留奥氏体含量可大大降低，最后得到为回火马氏体、细颗粒剩余碳化物及少量残余奥氏体的金相组织，这样，将经过淬火得到的毛坯硬度值提高到65-72HRC，便于提高车刀的硬度和耐磨性，利于车刀的使用寿命。
4、设置的冷处理、冷处理前预处理和水浴回火步骤中，液氮冷处理用于残余奥氏体的马氏体转化；冷处理前预处理用于消除部分淬火内应力，以使得残余奥氏体趋于稳定，这样稳定的残余奥氏体可吸收马氏体的急剧膨胀能量，减小残余奥氏体马氏体化的相变应力，以达到减小冷处理脆裂的可能性；设置的水浴回火用于消除大部分冷处理残余应力。以上设置可使得处理完成的车刀中奥氏体保持量为2-5%，车刀中内应力小，便于成倍提升车刀的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。
实施例1：
便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，包括顺序进行的毛坯下料、锻造、切削加工、热处理和磨削加工，所述毛坯为W2MoCr4V2Co8高速工具钢，所述热处理包括顺序进行的预热、加热保温、淬火和回火，所述预热采用分阶段逐渐升温进行，所述预热包括第一阶段加热至450-600℃并保温不少于20min、第二阶段加热至750-800℃并保温不少于20min，所述加热保温为进一步加热毛坯至1210-1230℃，并保温不少于25min，所述锻造与切削加工之间还包括退火步骤，所述退火步骤为将锻造得到的毛坯分步加热：即从常温加热至600-650℃保温不少于10min、继续加热至850-860℃保温不少于20min后缓慢冷却，以上加热的升温速度不大于25℃/h，所述回火步骤有多个单步回火组成，每个单步回火均为将上个步骤得到的毛坯加热至500-550℃，保温不少于0.8h后空冷或油冷，且所述空冷和油冷的冷却速度不大于25℃/s，所述淬火为油冷，所述回火工序后续还包括冷处理步骤，所述冷处理步骤与回火工序之间还包括冷处理前预处理，冷处理后续还包括水浴回火，所述冷处理为将上阶段得到的毛坯进行-80至-150℃的液氮冷处理，所述冷处理前预处理为90-100℃水煮不少于40min或低温回火不少于1h，所述水浴回火为将上个工序得到的毛坯水煮不少于1.5h。
本发明提供的车刀加热工艺工序简单，设置的退火步骤旨在软化锻造后得到的毛坯的硬度，以提高其机械加工性能，便于后续的切削加工。退火步骤分布加热、加热温度和保温时间的限定，旨在减少毛坯在热处理过程中毛坯的加热变形、开裂的程度和可能性、材料的脱碳量，保证后续得到的车刀的质量；同时通过以上工艺的退火处理，可使得退火后的毛坯硬度值在260HBW以下；同时由于提供的退火温度较高，相较于现有技术，在取得同等退火效果的同时耗时仅为现有技术的三分之二，以上分布进行的退火步骤，还有利于车刀的生产效率。
通过设置的淬火之前分阶段进行的预热步骤，能够有效减少热处理过程中毛坯发生加热变形、开裂的程度和可能性，同时，相较于现有技术毛坯在高温状态下停留时间较短，有利于减少毛坯的脱碳量，以进一步保证得到的车刀能够保持足够的硬度和耐磨性。
通过设置的多个单步回火组成的回火步骤，可实现淬火完成后毛坯中存在的残余奥氏体在500-550℃的温度下不断分解及碳化物弥散硬化，经过多次单步回火后毛坯的金相组织中残留奥氏体含量可大大降低，最后得到为回火马氏体、细颗粒剩余碳化物及少量残余奥氏体的金相组织，这样，将经过淬火得到的毛坯硬度值提高到65-72HRC，便于提高车刀的硬度和耐磨性，利于车刀的使用寿命。
设置的冷处理、冷处理前预处理和水浴回火步骤中，液氮冷处理用于残余奥氏体的马氏体转化；冷处理前预处理用于消除部分淬火内应力，以使得残余奥氏体趋于稳定，这样稳定的残余奥氏体可吸收马氏体的急剧膨胀能量，减小残余奥氏体马氏体化的相变应力，以达到减小冷处理脆裂的可能性；设置的水浴回火用于消除大部分冷处理残余应力。以上设置可使得处理完成的车刀中奥氏体保持量为2-5%，车刀中内应力小，便于成倍提升车刀的使用寿命。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，为防止在机械加工过程中毛坯上沾染的油渍对热处理造成影响，影响产品的最终品质，所述切削加工和热处理之间还包括清洗步骤，所述清洗步骤包括顺序进行的去油清洗工序和烘干工序。
进一步的所述淬火和回火还包括顺序进行的除油清洗工序、干燥工序和检查工序。设置的检查工序为检查毛坯的淬火质量，如外观的裂纹和热变形、淬火均匀程度观察，以避免不符合质量要求的毛坯进入下一步加工而浪费加工资源。
为防止毛坯在冷却过程中被氧化和防止冷却速度过快影响毛坯的硬度值和内应力，所述缓慢冷却为炉冷或油冷，且冷却速度不大于30℃/h。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，包括顺序进行的毛坯下料、锻造、切削加工、热处理和磨削加工，其特征在于，所述毛坯为W2MoCr4V2Co8高速工具钢，所述热处理包括顺序进行的预热、加热保温、淬火和回火，所述预热采用分阶段逐渐升温进行，所述预热包括第一阶段加热至450-600℃并保温不少于20min、第二阶段加热至750-800℃并保温不少于20min，所述加热保温为进一步加热毛坯至1210-1230℃，并保温不少于25min，所述锻造与切削加工之间还包括退火步骤，所述退火步骤为将锻造得到的毛坯分步加热：即从常温加热至600-650℃保温不少于10min、继续加热至850-860℃保温不少于20min后缓慢冷却，以上加热的升温速度不大于25℃/h，所述回火步骤有多个单步回火组成，每个单步回火均为将上个步骤得到的毛坯加热至500-550℃，保温不少于0.8h后空冷或油冷，且所述空冷和油冷的冷却速度不大于25℃/s，所述淬火为油冷，所述回火工序后续还包括冷处理步骤，所述冷处理步骤与回火工序之间还包括冷处理前预处理，冷处理后续还包括水浴回火，所述冷处理为将上阶段得到的毛坯进行-80至-150℃的液氮冷处理，所述冷处理前预处理为90-100℃水煮不少于40min或低温回火不少于1h，所述水浴回火为将上个工序得到的毛坯水煮不少于1.5h。
2.根据权利要求1所述的便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，其特征在于，所述切削加工和热处理之间还包括清洗步骤，所述清洗步骤包括顺序进行的去油清洗工序和烘干工序。
3.根据权利要求1所述的便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，其特征在于，所述淬火和回火还包括顺序进行的除油清洗工序、干燥工序和检查工序。
4.根据权利要求1所述的便于减少奥氏体残留量的切削工具制造方法，其特征在于，所述缓慢冷却为炉冷或油冷，且冷却速度不大于30℃/h。
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Application publication date: 20141210

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