CN108103300A - 一种高速钢刀具热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速钢刀具热处理工艺，包括步骤：（1）、锻造：将需要处理的高速钢材料锻造成所需刀具的初步形状，分两段锻造，保温；（2）、退火：分两段退火，然后在空气中或者油中自然冷却至室温；（3）、回火：分三段加热、保温；（4）、淬火：采用油冷方式将高速钢材料进行淬火处理；（5）、二次回火、冷却：重复步骤（3）后，依次在硝盐浴A、B中一冷却，后在空气中冷却；（6）、切削加工、磨刃；（7）、表面处理：在含碳气氛下，采用金属离子束注入高速钢刀具。本发明的工艺层次鲜明，相比传统方法更为精密，利于高速钢刀具各处性能的均匀性，在使用上，刃部增强增硬并可长久使用，是一种适用高速钢的高效工艺。

Description

一种高速钢刀具热处理工艺
技术领域
本发明属于金属热处理领域，尤其涉及一种高速钢刀具热处理工艺。
背景技术
高速钢是机床上使用的，或者用于频繁切削金属材料外圆和切断面材料，切削时，摩擦产生大量的热，容易引起崩刃。因此髙速钢刀具需应具有硬度高、红硬性好和耐磨的特点；高速钢刀具失效的主要形式为磨损、崩刃和折断。
热处理工艺对高速钢的性能产生至关重要的影响，热处理能够提高刀具的硬度、红硬性和耐磨性，基本的思路是，高速钢刀具的预热分步，冷却、回火多步化和细化，淬火条件的控制，表面处理等。本发明开发出一种高速钢刀具热处理工艺，以期推动高速钢热处理发展，不断提高国产高速钢工具质量。
发明内容
发明目的：本发明提出一种高速钢刀具热处理工艺，工艺细化，兼具较佳的硬度、红硬性和耐磨性，同时成本较低，使用寿命长，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容：一种高速钢刀具热处理工艺，包括以下步骤：
（1）、锻造：将需要处理的高速钢材料锻造成所需刀具的初步形状，分两段锻造，初锻温度1150~1220℃，终锻温度775~850℃，然后在终锻温度下保温1.5~2h；
（2）、退火：分两段退火，分别是450~750℃随炉冷却，225~450℃油浴冷却，然后在空气中或者油中自然冷却至室温；
（3）、回火：分三段加热，第一段加热到375~450℃，保温25~35min，第二段加热到725~800℃，保温35～40min，第三段加热到1125～1180℃，保温25~30min；
（4）、淬火：采用油冷方式将高速钢材料进行淬火处理；
（5）、二次回火、冷却：重复步骤（3）后，在硝盐浴A中冷却至525～550℃，再在硝盐浴B中冷却至325～375℃，后在空气中自然冷却；
（6）、切削加工、磨刃：精加工至所需的高速钢刀具；
（7）、表面处理：在含碳气氛下，采用金属离子束注入高速钢刀具，伴生碳化处理。
作为优选，所述硝盐浴A或硝盐浴B的硝盐介质包含硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾中的至少两种物质的混合物。硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾是高性能硝盐浴介质，可以方便组合调节处理温度。
进一步，所述硝盐浴A的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：硝酸钠55%，硝酸钾45%。硝盐浴A的硝盐介质提供较高温的第一步冷却，需要相对高熔点的介质组合。
进一步，所述硝盐浴B的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：亚硝酸钠48%，硝酸钾52%。硝盐浴B的硝盐介质提供较低温的第二步冷却，需要相对低熔点的介质组合。
作为优选，步骤（7）中，金属离子束的金属离子选自V、Ti、Nb、Ta、Cr、W、Yb、Zr、Mo中的至少两种。以上金属的离子渗透性、硬度和其在高速钢表面的结合俱佳。
作为优选，所述高速钢材料为铝高速钢、钴高速钢或低钴高速钢中的一种。铝高速钢、钴高速钢或低钴高速钢为高性能高速钢，并且其处理工况也适用于本发明。
作为优选，所述高速钢材料为W12Mo3Cr4V3Co5Si、W6Mo5Cr4V2Al、W12Mo3Cr4V3Co3N中的一种。W12Mo3Cr4V3Co5Si、W6Mo5Cr4V2Al、W12Mo3Cr4V3Co3N是高性能铝高速钢、钴高速钢或低钴高速钢扥具体型号。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明热处理工艺精细化，高效实用，适用性广。锻造、退火、回火工艺衔接，温度控制分段明确，以上三个步骤都是在不同层面晶相组织的精细化和均质化排列；油冷淬火，以及二次回火冷却，因淬火后外部的硬度得到很大的提高，二次回火可进一步改善内部的晶相组织使其与材料各处体系重新适应；精加工和表面处理得到高强高硬的刃部。本发明的工艺层次鲜明，相比传统方法更为精密，利于高速钢刀具各处性能的均匀性，在使用上，刃部增强增硬并可长久使用，是一种适用高速钢的高效工艺。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单的介绍。
实施例1
一种高速钢刀具热处理工艺，包括以下步骤：
（1）、锻造：将需要处理的高速钢材料锻造成所需刀具的初步形状，分两段锻造，初锻温度1150~1220℃，终锻温度775~850℃，然后在终锻温度下保温1.5~2h；所述高速钢材料为W12Mo3Cr4V3Co5Si；
（2）、退火：分两段退火，分别是480~680℃随炉冷却，350~400℃油浴冷却，然后在空气中或者油中自然冷却至室温；
（3）、回火：分三段加热，第一段加热到395~415℃，保温25~35min，第二段加热到755~780℃，保温35～40min，第三段加热到1155～1165℃，保温25~30min；
（4）、淬火：采用油冷方式将高速钢材料进行淬火处理；
（5）、二次回火、冷却：重复步骤（3）后，在硝盐浴A中冷却至530℃，再在硝盐浴B中冷却至375℃，后在空气中自然冷却；所述硝盐浴A的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：硝酸钠55%，硝酸钾45%，所述硝盐浴B的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：亚硝酸钠48%，硝酸钾52%；
（6）、切削加工、磨刃：精加工至所需的高速钢刀具；
（7）、表面处理：在含碳气氛下，采用金属离子束注入高速钢刀具，伴生碳化处理；金属离子束的金属离子包含元素Ti、W、Mo。
实施例2
一种高速钢刀具热处理工艺，包括以下步骤：
（1）、锻造：将需要处理的高速钢材料锻造成所需刀具的初步形状，分两段锻造，初锻温度1150~1220℃，终锻温度775~850℃，然后在终锻温度下保温1.5~2h；所述高速钢材料为W12Mo3Cr4V3Co3N；
（2）、退火：分两段退火，分别是600~750℃随炉冷却，225~290℃油浴冷却，然后在空气中或者油中自然冷却至室温；
（3）、回火：分三段加热，第一段加热到400~450℃，保温25~35min，第二段加热到735~750℃，保温35～40min，第三段加热到1125～1150℃，保温25~30min；
（4）、淬火：采用油冷方式将高速钢材料进行淬火处理；
（5）、二次回火、冷却：重复步骤（3）后，在硝盐浴A中冷却至550℃，再在硝盐浴B中冷却至325℃，后在空气中自然冷却；所述硝盐浴A的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：硝酸钠55%，硝酸钾45%，所述硝盐浴B的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：亚硝酸钠48%，硝酸钾52%；
（6）、切削加工、磨刃：精加工至所需的高速钢刀具；
（7）、表面处理：在含碳气氛下，采用金属离子束注入高速钢刀具，伴生碳化处理；金属离子束的金属离子包含元素Cr、W、Yb、Zr。
实施例3
一种高速钢刀具热处理工艺，包括以下步骤：
（1）、锻造：将需要处理的高速钢材料锻造成所需刀具的初步形状，分两段锻造，初锻温度1150~1220℃，终锻温度775~850℃，然后在终锻温度下保温1.5~2h；所述高速钢材料为W6Mo5Cr4V2Al；
（2）、退火：分两段退火，分别是550~590℃随炉冷却，335~450℃油浴冷却，然后在空气中或者油中自然冷却至室温；
（3）、回火：分三段加热，第一段加热到375~400℃，保温25~35min，第二段加热到775~800℃，保温35～40min，第三段加热到1150～1180℃，保温25~30min；
（4）、淬火：采用油冷方式将高速钢材料进行淬火处理；
（5）、二次回火、冷却：重复步骤（3）后，在硝盐浴A中冷却至545℃，再在硝盐浴B中冷却至350℃，后在空气中自然冷却；所述硝盐浴A的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：硝酸钠55%，硝酸钾45%，所述硝盐浴B的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：亚硝酸钠48%，硝酸钾52%；
（6）、切削加工、磨刃：精加工至所需的高速钢刀具；
（7）、表面处理：在含碳气氛下，采用金属离子束注入高速钢刀具，伴生碳化处理；金属离子束的金属离子包含元素V、Nb、Ta。
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、锻造：将需要处理的高速钢材料锻造成所需刀具的初步形状，分两段锻造，初锻温度1150~1220℃，终锻温度775~850℃，然后在终锻温度下保温1.5~2h；
（2）、退火：分两段退火，分别是450~750℃随炉冷却，225~450℃油浴冷却，然后在空气中或者油中自然冷却至室温；
（3）、回火：分三段加热，第一段加热到375~450℃，保温25~35min，第二段加热到725~800℃，保温35～40min，第三段加热到1125～1180℃，保温25~30min；
（4）、淬火：采用油冷方式将高速钢材料进行淬火处理；
（5）、二次回火、冷却：重复步骤（3）后，在硝盐浴A中冷却至525～550℃，再在硝盐浴B中冷却至325～375℃，后在空气中自然冷却；
（6）、切削加工、磨刃：精加工至所需的高速钢刀具；
（7）、表面处理：在含碳气氛下，采用金属离子束注入高速钢刀具，伴生碳化处理。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，所述硝盐浴A或硝盐浴B的硝盐介质包含硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾中的至少两种物质的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，所述硝盐浴A的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：硝酸钠55%，硝酸钾45%。
4.根据权利要求2所述的一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，所述硝盐浴B的硝盐介质包含以下百分比重量份的组份：亚硝酸钠48%，硝酸钾52%。
5.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，步骤（7）中，金属离子束的金属离子选自V、Ti、Nb、Ta、Cr、W、Yb、Zr、Mo中的至少两种。
6.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，所述高速钢材料为铝高速钢、钴高速钢或低钴高速钢中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具热处理工艺，其特征在于，所述高速钢材料为W12Mo3Cr4V3Co5Si、W6Mo5Cr4V2Al、W12Mo3Cr4V3Co3N中的一种。
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