美国高速钢工具类热处理实务教程

热处理急先锋

写在前面的话

无论哪种工具的生产必是两部分组成，一是改变外部形状，一是调整内部结构。

作为工具生产的一个重要组成部分，热处理通过改变结构来达到性质的改变。
受生产条件所限这里所讲的热处理工艺实际上主要是传统盐浴法。

进入公司之前未接触过热处理,半路出家对热处理一无所知,于是到书店购买相关书籍,发现大多是基础理论讲述,很少有高速钢的专门著作.到网上搜索也是支零破碎不成系统.并且观点异同争论颇多,公司培训教材也无此方面教材.急切想学习但无书可看无良师可请教.


工作时间渐长,业务渐进,想着写一本内部教材算作自己的总结也让大家有所借鉴,于是自学理论，并向一线员工学习工艺技术设备方法,向专门研究的大师请教,今成初稿,奉于同仁.希望对各位同仁学习钻研业务知识,提升业务技能的所帮助.


教材中除理论多为业务总结,内中可能牵涉技术机密,本稿已作筛选.


因为水平有限时间较短,教材中有许多不足和缺点请广大同仁,技术同行,一线员工提出错误并指正,把自己的不同想法和见解,工作心得总结出来,发扬光大,是谓抛砖引玉,我也将继续修正和完善.

作成初稿交部分同事和专家阅读后评论不一，有同事说讲的太深所以在二次成书时尽量添加详细说明。

特别致谢论坛的沈工杨工和网名马兰花的老师!

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（一）美国高速钢热处理基础理论

要真正懂得热处理实务必须首先弄懂理论,因为理论对于学习热处理是前提条件,没有扎实的知识作基础只靠经验是不能学会和精通热处理的.在此不作全面讲述,重点说明高速钢的基本概念和后期热处理理论.

1.1    什么是热处理?
                   将钢在固态下加热到预定温度然后以一定的速度冷却下来的工艺。
热处理在干什么？------高速钢热处理的目的，在改变钢的结构，改善钢的机械性能。

高速钢的硬化机理：
         以适当的加热保温冷却回火退火获得硬度.组织.结构.机械性能都合格的方式方法。

1．2   选择高速钢作为工具生产的原因：
      此种钢成分设计注重切削性能，典型特点为红硬性，使得工具在工作温度600℃以上时仍能保持HRC60以上的较高硬度，因而加工速度快.
而普通碳钢在此温度下往往退火至HRC20以下，致其使用寿命过早结束。
因为高速钢的切削速度快而被称为锋钢，又因用风冷却就能致硬所以又称风钢。

1．3   改善高速钢性能的方法有二：调整钢的化学组成成分，改善钢的组织结构。
1．4高速钢淬火的目的，不仅是提高硬度，而必须得到马氏体而非贝氏体等其它组织，组织转变不充分同样达不到要求的机械性能。
决定淬火目的都达到的主要影响因素：钢的成分，尺寸，工件数量，工装条件，加热温度和时间，冷却介质和冷却速度。

1．5    高速钢的淬火温度必须根据合金碳化物溶入奥氏体的多少来决定，而不能简单的依据相图。
在一定区间内碳含量决定钢的硬度，钢种（材质）的组织结构决定淬火后钢的组织结构，回火后的组织决定于淬火时的结构与工艺构成要素。
碳含量决定硬度公式  最高硬度HRC=30+50*C%最低硬度HRC=24+40*C%
1．6淬火工艺制定的规律是：材质决定淬火温度，直径数量决定淬火保温时间。
淬回火中硬度与温度的一般规律是：淬火温度在时间不变的条件下每提高10℃硬度升高HRC 1。0，回火时退镗温度每提高10℃硬度降低HRC 1。0。
1．7高速钢用高淬高回的方式进行，但非调质处理。低淬也能达到硬度便不适合工具硬化，用低淬得到的较高硬度在低回时硬度和组织无法达到要求。

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1．8高速钢有多种热处理方式，高速钢钢厂生产后硬度在HRC50-55,为方便制作工作时一般进行完全退火，这里所说的热处理指的是机械加工后的提高硬度的方法。主要的热处理方式有铅浴，盐浴，真空炉，激光。
因为切削工具要求刃部（切割部）硬度要高于被切割物，而柄部（夹持部）需相应低硬度以防损伤夹具，而又有足够韧性使着工具不易发生断裂。
因为高速钢合金元素含量高导热性差，高温淬火时极易脱碳和过热，所以必须进行预热，淬火时容易引起变形开裂，盐浴方法能有效克服以上缺点满足以上要求。

1．9理想的高速钢目标组织变化过程

高速钢原材料最初为马氏体及少量屈氏体和合金碳化物,硬度较高不利于机械加工.所以进行退火处理(860-890℃),得到细粒状珠光体和一次合金碳化物(这是后期热处理的起始组织)。
淬火过程产物为奥氏体与二次合金碳化物,淬火完成得到马氏体与二次合金碳化物及20-25%的残余奥氏体,回火得到回火马氏体,碳化物并析出产生的二次硬化的VC和少量残余奥氏体（基体是回火马氏体）。

非目标的组织结构多成因于原材料成分缺失，比例失调，生产过程中的过热，脱碳氧化而产生其它无效的组织，要注意防止和预防。

1.10具体的回火组织变化
回火温度        组织变化及状态
200-270℃        马氏体析出分解出碳化物，马氏体溶碳量下降，硬度下降
270-400℃        碳化物转化为渗碳体，淬火应力缓解，硬度明显下降
400-500℃        开始形成以铬为主的合金碳化物硬度明显回升
500-600℃        钨钒碳化物析出硬度明显回升残奥向马氏体转变即完成二次硬化550-570℃达到最大值
钼系600℃        随温度升高硬度迅速下降
钨系650以上        随温度升高硬度迅速下降

有资料说，一次回火残奥15%分解，硬度值在HRC63-64二次回火5%的残奥分解硬度值达到HRC64-65三次回火残奥分解2%硬度值HRC65-66，实际情况是淬火完成时未回火时硬度HRC较资料高HRC2.0左右，550℃回火一次较之淬火硬度有明显升高，二三次回火硬度无明显变化。

1．11淬回火组织产物按碳含量分析，M2 M35的材料组织为以针状马氏体为主及少量板条马氏体组成， M42全部为针状马氏体。这是用组织方法区分材质的理论依据。

1．12从组织变化的角度来看，淬火是为了让更多的合金元素融入奥氏体。回火是为了尽可能的减少残奥。

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（二）材 料 篇
原材料的化学组成对热处理构成基础和决定要素,热处理的方式工艺围绕此制定.
对于非原材料生产企业,选择适合的高速钢品种和生产商是成功进行热处理的前提和必需条件
2.1我公司主要原材料的种类和主要化学组成
主要种类有M系列高速钢（HSS）含粉末高速钢，硬质合金(CARBIDE),SKS,单一合金钢和普钢。
主要形状有棒才，盘料，板材
2.1.1什么是高速钢
高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。
2..1.2什么是硬质合金
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
M系列是美国钢铁协会对美国高速钢的命名方式，这里所讲的美国高速钢是指成分接近处理方式相同的钢种。
M2,M35,M42主要化学组成附表

                主要元素组成比例(x%)
        型号        C        W        M0        Cr        V        CO
目
标
值        M2        0.85        6.0        5.0        4.0        2.0        ----
        M35        0.85        6.0        5.0        4.0        2.0        5.0
        M42        1.10        1.5        9.5        3.5        1.15        8.0

因为实际控制中有一个最大允差范围如M2的允差范围为

C        W        M0        Cr        V        CO
0．8-0．9        5．5-6．75        4．5-5．5        3．8-4．4        1．75-2．20        ----

因为组成成分的不同M系列的高速钢与中国和日本的不同，命名方式比较如下

美国        中国        日本
M2        6542钢        SKH51（SKH9）
M35        65425        SKH55
M42        29418        SKH59
2．2高速钢交货状态高速钢原材料厂家出厂硬度就是后期热处理的起始硬度

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型号        交付硬度        转化为HRC数值        退火温度
M2        HB〈=262-255        HRC25-30        730-860℃一般取上限炉冷
M35        HB〈=285-269        HRC28-32       
M42        HB〈=285-269        HRC25-32       

原材料厂家应提供：生产牌号，退火方式，执行标准。化学成分，原始硬度及可达到硬度，加工方式如热轧锻制冷拉及辅助（剥皮，磨光，抛光）
2.3高速钢M2材质的特性.化学成分热处理工艺及应用
M2钢为W-Mo系高速钢，如同W18Cr4V钢，常用来制造高速切削刀具，也可以用来制造冷作模具。
⒈M2钢的特性
⑴、M2钢中以Mo替代W，可使组织中共晶莱氏体得以细化，压力加工后碳化物不均匀程度较轻，晶粒也较细。故M2钢具有碳化物细小均匀、韧性高、热塑性好等特点。但Mo元素的加入，也使钢出现过热敏感性和脱碳倾向。
⑵、为防止过热敏感性，M2钢中加入较多的V元素，以加强细化晶粒的作用，同时也减缓Mo元素的碳化物析出与聚集，改善钢的红硬性。
⑶、M2钢中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性，固溶于基体强化基体组织，并改善钢的回火稳定性；同时形成Cr的碳化物作为钢中的强化相。
⑷、M2钢中加入W、Mo、V元素主要是形成碳化物，作为钢中的强化相，提高钢的强度、硬度与耐磨性；同时细化晶粒，改善钢的韧性。尤其是V元素细化晶粒作用较强。
M2钢在奥氏体化时，W、Mo、V元素可随其碳化物少量地固溶于奥氏体中，进一步提高钢的回火稳定性。
⑸、M2钢中加入大量的C、W、Cr、V、Mo元素，会使MS线（马氏体相变开始点）下移，淬火后组织中存在大量的残余奥氏体，在经回火冷却时会转变成马氏体，即出现二次淬火现象。而淬火组织中的马氏体因溶有大量的W、Cr、Mo、V元素，使其保持相当稳定，在270℃回火时才有碳化物ε相析出，至400℃，碳化物ε转变为Fe3C相并进行聚集，此时马氏体硬度下降。回火温度升至400℃以上，开始生成特殊碳化物，400℃至500℃，主要析出铬的碳化物。500℃至600℃，部分Fe3C重新溶解而自回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳化物W2C、Mo2C和VC，使硬功夫度回升，即出现二次硬化现象。由于回火马氏体中溶有大量的W、Cr、Mo、V元素，使回火马氏体保持较高的硬度，而析出的碳化物聚集的速度较缓慢，因而会产生显著的红硬性。
⑹、M2钢中加入W、Mo元素可以消除钢的回火脆性。

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⑺、M2钢中存有少量的Si、Mn、Mo元素，除提高淬透性外，主要也固溶于基体组织中，起到强化基体组织和改善钢的回火稳定性的作用。
⒉M2钢主要化学成分
0.80%~0.90%C、0.20%~0.45%Si、0.15%~0.40%Mn、3.80%~4.40%Cr、5.50%~6.75%W、4.50%~5.50%Mo、1.75%~2.20%V、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊M2钢的热处理工艺
M2钢相变点为：AC1850℃、Ms180℃。
M2钢的始锻温度1040~1080℃，终锻温度900℃，锻造后堆集冷却或砂中冷却。
M2钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
等温球化退火 加热860~880℃，保温3h，740~760℃等温，保温5h，炉冷至550℃以下出炉空冷 ≤255HBS Ac1820℃，Accm1330℃，加热温度应在Ac1~Accm线之间，等温温度低于Ar1760℃线以下，以获得粒状珠光体组织+碳化物
不完全退火 加热860~880℃，保温2h，炉冷至550℃以下出炉空冷 ≤277HBS 加热温度应在Ac1~Accm线之间，有利于粒状珠光体组织的获得
淬火 一次预热500~650℃，二次预热800~850℃，加热1200~1220℃，保温，油冷 62~64HRC 淬火加热温度不高于Accm线，有助于Cr、Mn、Si元素和少量V、W、Mo元素的溶解以及共晶碳化物的溶解，提高淬透性，改善回火稳定性。未溶的V、W、Mo元素的碳化物及共晶碳化物细化了晶粒，保持强韧性，同时提高硬度与耐磨性
一次预热500~650℃，二次预热800~850℃，加热1140~1180℃，保温，油冷 62~64HR
一次预热500~650℃，二次预热800~850℃，加热1200~1220℃，保温，550~580℃硝盐浴分级5~10min，出浴空冷 62~64HRC
一次预热500~650℃，二次预热800~850℃，加热1140~1180℃550~580℃硝盐浴分级5~10min，出浴空冷 62~64HRC
实际操作中可直接取消一次一次预热直接以上限进行,易变形和开裂的产品要适当提高硝盐浴的温度,必要时可以突破上限到600℃
回火 加热550~570℃，保温2h，空冷。三次回火 62~66HRC 高温回火，Mo、V、W元素碳化物的析出会增加二次硬化效应，同时残余奥氏体转变为马氏体，出现二次淬火现象
下贝氏体等温淬火 加热1230℃，230℃等温4h，空冷；560℃2h回火三次 63~67HRC 组织：下贝氏体+马氏体+残余奥氏体。强韧性好，变形小

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三）盐浴工艺特点及工艺参数篇
工艺特点及参数
我公司采用的淬火方式是三级淬火的盐浴,回火用普通电阻炉,

3.1工艺设计的原则:要依据材质,处理方式,具体的性能要来设计工艺
目的:能淬硬能淬透能最有效减速小变形和淬裂,避免氧化脱碳,防止过热过烧,维持回火稳定性,降低回火脆性,倾向于主要性能和指标。

3.2高速钢的加热温度:

高速钢的材质组成是确定淬火温度的主要因素,不受CCT曲线影响,以合金碳化物融入奥氏体的多少决定,而这一测定方法在实际生产中较难达成,因为硬度是个综合必指标能部分体现性能特点,所以实际生产中多依据硬度来调整.这样方便易行.
3.3高速钢的保温时间:

不宜过长，否则会造成浪费并造成奥氏体晶粒粗大。脱碳氧化，硬度降低，脆性增大。
不宜过短，否则会造成淬不透，硬度达不到组织不均匀，要结合相图和组织特征来调整。实际生产中可采用以下方法确定时间。工件入炉温度适度上升到拐点，然后下降至最低点，再上升到温度不变所需的时间就是淬火时间。

3．4冷却速度与冷却介质
正确选择和使用淬火介质是保证和提高热处理质量的关键。高速钢一般采用油淬火和盐热浴。特别指出聚乙醇溶液不适用盐浴。烯冷却速度必须大于临界冷却速度才能达到合要求的硬度，但冷却速度过快却容易导致工件发生变形。易采用大口径低转速的风机来作业。淬回火时受热要均匀冷却散热更要均匀。

3．8淬回火工艺参数

       因为公司内产品种类较多，不能全部列举，所以这里取一些代表性的。
淬火上限指的是淬火能达到的最大硬度，下限指的是最大硬度的HRC*80%
淬火温度设定取决于材质，服务于技术上的硬度范围。快速淬火冷却时取上限反之取下限.

高速钢在淬火后就在24小时内回火以防止产生裂纹和奥氏体稳定化,高温盐炉和立体炉必须定期测温,对误差进行修正对设备进行调整.立体炉要进行渗碳处理.
3.9退火温度，回退火保温时间 不能单一的定为几小时,要根据产品的有效厚度回火温度加热方式设备条件工件数量和式件大小来定.
回火时间工艺制定可参考Th=Kh+Ah*H  
（Th回火时间；Kh回火基数(箱式为10盐浴为3；Ah回火时间系数(箱式为1盐浴为0.6)H   min/mm工件有效厚度）

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3.10主要工艺参数

        材质        预热        高温淬火上下限        冷却保温        淬后硬度        回火温度        回后硬度
综述        M2        油淬730-845盐浴750-850取上限        盐浴        箱淬油淬空冷        500-600        65-66        540-595盐浴后一般取530-550为方便工艺执行可全取550        65．7-66．5
                        1200-1250        1190-1230                               
        M35        730-845盐浴取上限        1170-1200        1180-1200        500-600        66-67．5                65．5-67．8
        M42        850-950盐浴取上限        1170-1220        1170-1210        540-570        65-69                67．5-68．8
标准品                淬火
温度        淬  火  时   间        硬度要求范围               
                        预热        高温        冷却                       
        M2        1220        6分40        3分20        5分        64．5-66               
        M35        1180        4分40        2分20        3分30        64-65               
        M42        1175        3分        2分        4分        65-66               
非标准品        M2        1180        10分        8秒        5分        50-55               
        M35        1180                                               
        M42        1170        6分        3分        4分30        66-67               
        ASP2030        1180        5分20        2分40        4分        68-70               
        SHFE52        1125        6分        3分        4分30                       
        SHAB69        1145        5分20        240分        4分                       
        ASP23        1145        6分        3分        4分30                       
        SHFE23        1145                                               
        HFE52        1210                                               
       
SMC45，45#钢属有心淬火热处理不能用盐浴，要用高频和火焰法加工，温度可根据厂长要求设定在780-860℃

冷却方式对硬度产生较大影响水水冷硬度最高能达到58油冷45-50空冷无明显变化因为是表面硬化处理心部要求韧性较大硬度不高所以多不回火处理
有回火要求的可依据回火温度与硬度的对应为下图
        回火        150℃        200℃        300℃        400℃        500℃        550℃        600℃
        HRC        58        55        50        41        33        26        22

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(四)设备与工装篇

4．1盐浴炉设备参数
            特点        功率        输入电压电流        输入电压
电流        炉镗尺寸        电极柱尺寸
中温预热盐炉        插入式外加无冷却水        75KW        380V*113.9A        23-25V*1732A        65.5*33.5*58.5
(长*宽*高)CM        10.5*11.5*85
高温淬火盐炉        埋入式外加冷却水        80KW        380V*121.5        23-25*1600A        64.5*34.5*58.5        10.5*11.5*90
低温冷却盐炉        坩埚式外加电        27KW        380*50A        参数缺失        70*40.5*75        无

4．1.1盐炉使用时应注意的方面
要定期捞取沉在炉底的盐渣杂质和炉面浮渣，定期检查热电偶的使用情况，及时清除渣盐定期更换保护套管并作好相应记录。
捞渣要关掉风机。作好捞取前的预热,缓慢加入脱氧剂并边加边搅动.停电捞取注意提前升温,带电捞取注意下调炉温.捞取结束后要及时填加盐浴剂,并待盐炉剂充分融化后进行测温确定合格后方能进行作业.
盐炉长时间不用或使用寿命结束要挖取全部残盐，短时间停炉时预热冷却炉调到650℃高温调到980℃加盖封炉。
盐炉启动,启动前需进行充分烧烤,用碳,煤烧烤12小时.烧烤时通入压缩空气助燃,半封炉时出气孔设在背电极柱的一侧.再进行4小时的乙炔高温烧烤,半封炉出气孔设在电极柱一侧.
把盐浴剂填至炉内三分之一,用2cm粗铜线二支分别外接电热板引至炉镗内,接碳棒将碳棒以5cm间距插入盐浴剂内,至盐浴剂充分融化.
电极柱成分:国内多为普通铁锻打,低碳钢
4．2盐浴剂材料
名称        主要成分        溶点        使用温度
高温盐        95%Bacl2+5%Nacl        850        1000-1350
        100%Bacl2        960        1000-1350
中温盐        50% Bacl2+30Kcl+20%Nacl        560        580-880
        50% Nacl+50%Kcl        670        480-780
        50% Nacl+50% Bacl2        600        480-780
低温盐        50%Nacl2no3+50%K2no3        220        450-600
        25%Nano2+25%Nano3+50%K2no3        175        450-600
TSA;MSA        主要成分及针对        脱氧温度
高温盐脱氧剂        Na2b4O7        1240-1280
中温盐脱氧剂        50%TIo2+25%SiO2+25%SiCa-Fe        890-910
高温盐脱氧剂        50%NH4cl+45%Bacl2        中低温式

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4．3回火用立体（电阻炉）

名称        功率        输入电压电流        输出电压电流        炉镗尺寸
滚底式箱式中温炉        80KW        380*/150A        参数无        83*70*130
台车式中温炉        80KW        380V*双90A        参数无        93*90*165
地炉        48KW        380*55A        参数无        圆∮69*3。14*118

滚底式箱式中温炉台车式中温炉炉内垫为球状铸铁板，夹用低碳钢钢板制成，地炉筐为不锈钢板焊接而成。
台车式中温炉多为热炉装填且炉内温度相差较大所以多适合回火，滚底式箱式中温炉多为热炉装填因炉内温度较恒定所以适合退镗处理，地炉因为升温缓慢适合于着色（发黑）上光处理。

4.4辅助设备与工装

温度测量仪表及控制装置
热工仪表
常用热电偶 铂铑13-铂适应温度1300-1600℃
           铬镍DF-700外加热电式
铂铑（高温炉用）贵金属价格高热电势小要配套较高灵敏度的仪表
正极是铂铑合金，质感亮白较硬
负极是铂，亮白较软
工作温度0-1300℃最高1600℃

中温普通型
镍铬-镍硅非贵金属中最稳定的用的最广泛的
正极是镍铬分辨方法暗绿不亲磁
负极是镍硅分辨方法暗绿稍亲磁
使用温度0-1200可长期用于900℃非还原性气氛

低温普通型 镍铬康铜
正极是铁分辨方法兰黑亲磁
负极是康铜分辨方法是亮黄不亲磁。

铠装式热电偶（套管）
由偶丝绝缘绝热材料和金属套管组成，热电偶的结构按工艺要求而这定。
盐浴用经高温焙烧的瓷保护管和退火处理的金属保护管来保护偶丝。
测量盐浴温度应将热电偶置于浴池边上充分预热，接近盐温时再行插入，插入深度为浴池深度的三分之一。
热电偶使用后应缓慢冷却，清洗干净置于干燥处保存，高温炉使用时将炉温降到1000℃再行插入而后随炉升温。

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温度正常后如无异常情况不应该将热电偶取出，如需测量外接数字式测温计即可。
热电偶在使用过程中必须定期检查保护管的壁厚，焊缝及偶丝瓷管表面情况污染及腐蚀程度，有问题不能继续使用应及时更换。用过一次的套管不得继续使用。
测温仪表：盐浴炉采用热电式高温计型号为DF-700

回火用电子电位计，俗称打点计时器，是记录作业设备温度变化的专门器材，我公司用大型长图式连续记录式，台式立体炉型号为NOT108EK046滚底式立体炉为NOT78K016

风机型号
SFG6-4转速1450r/min功率2。2KW电压380V全压300Pa风量1850方

蒸汽锅炉
型号LHS05-04蒸发量0.5T/H额定压力0.47MPA温度151℃
水压试验压力0.6MPA外形尺寸1890*2585

辅助清理清洗设备

Q326C型履带式抛丸清理机

Q3515C转台式抛丸清理机

1010D干式自动喷砂机

KPP-4024BR超声波气相清洗机

周期性表面清理机（塑料丸）

Q326C型履带式抛丸清理机

生产率0。6-1。2T加料重量200公斤端盘直径650mm抛丸量120KG功率12。6KW
主要结构：由清理室抛丸器总成提升机分离器电气系统组成

工作原理：利用高速回转的叶轮将弹丸均匀射向工件，履带转动使工件达到全清理的目的。

维护保养：应经常检查清理室中护板及抛丸器的定向套分丸轮等耐磨件的磨损情况，磨损严重时立即更换。按维护润滑要求定期执行。

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4.5热工艺曲线及工艺流程及管控重点
这是个图发不上

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（五）美国高速钢热处理实务

一切工序作业前必须先确认图纸与制品是否一致方能继续作业!

5.1入库: 由上工序(软磨下料)运来的机械加成完成品。
检查项目:检查产品长度直径是否符合标准,是否有损伤是则进入下道工序否则退回上工序处理.

5.2核对图纸是否正确.作番品名数量是否与图纸一致,按工艺项填写热处理传票如下 :
淬火温度 时间 材质 厂家淬 淬火部位 (刃柄部硬度及长度要求) 硬度范围 特殊产品要画图说明,区分作业要特别注明.

5.3热处理前的准备工作
5.3.1插盘(将装工件用的工装夹具定为盘以下)将产品按批次规格分别插入相应的盘上,并及进剔除不良品(如黑皮尺寸短小过长磨损严重的,详细不良见附表),要分清刃柄部严禁插反,分清热处理部位(全烧半烧)按温度时间统一分类摆放等待淬火.

5.4热处理Heating,根据材质产品类别按工艺要求调整相应的炉膛温度,浸泡时间,对工具和产品进行充分预热，预防因温差发生爆盐，工装器具有较多铁锈和未清理干净的过多残盐时，要提前作好预防措施。
热处理过程中要及时取出和放入，禁止超时间浸泡，调整浸泡长度时要迅速，炉间移动要稳不能来回摇晃，严禁敲打调整要手扭动调整挂钩位置，注意及时按下计时开关，忘记按下开关的物料要单独摆放等待处理。

  为方便工艺执行将预热温度统一定为850℃冷却温度统一定为550℃
预热淬火保温时间统一调整为1.5T:T:2T

5．5冷却清洗
按照工艺要求分清产品种类分批分别冷却清洗防止混料。

5．5．1钻头丝锥等产品从保温炉中取出。顺序码放并行强制风冷到室温。将产品放入洗料池中加水和蒸汽煮沸30分钟后放掉脏水，观察是否洗净。再用自来水冲洗去多余的盐，用蒸汽熏蒸去除多余的水分，钻头送入冷校正室丝锥进入回火工序后再进行热点校正。

5．5．2非标类产品加工要求不同，如铲钻为防止变形热处理前要进行退应力去火，冷却时不能风吹水洗要自然冷却，且不能重叠放置防止沾粘，并要要求低温炉上调50度，以减少开裂的发生。

5．5．3对有孔的非标类产品出炉后要第一时间用气枪吹通，对孔有严格要求的产品热处理前要用粘土先进行封孔，热处理完成后再行去除的办法。

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过程控制要点：要对变形严重的盘进行及时维修，工件淬火部位严禁逆加工，淬火前应再行检查。

5．6校正分为钻头类的冷校正和丝锥非标类的热校直
5．6．1钻头类的冷校正对∮6。0以上的产品进行反击法校正取直∮6。0以下的产品装夹用回火加压“逼”正。反击法校正取直时迎光将钻头放在工作台平面按产品中间部位来回转动，找出缝隙处夹角最高处，左手拿住拿稳不要转动，移到校正支撑点，右手拿锤柄末端自然锤击取直，敲击到缝隙均匀后再重复以上步骤到无缝后，转入回火工序，对产品易断和不易校正时要采取不用校正支撑点平放敲击的办法。将断裂品单独放置并填写不合格书。

5．6．2丝锥非标类的热校直
丝锥非标类产品直径较小径向跳动要求小的可以不加火顶直，直径较大的钻头也可以用热点校正的办法进行。
利用偏摆仪进行区分合格与不合格品，将产品放入偏摆仪转动一圈观察表的指针变动位置，大于0。1mm的定为不合格并单独放置，对不合格产品将产品放入校正台转动找出偏离最高点并用粉笔划线标识，移到定位处固定后用乙炔火焰轻点到形变。
  非标类方法相同，用偏摆仪找出弯曲部分并标记，将不良品放于校正台旋转并用乙炔火焰进行加热至全部变红用侧顶支住并冷却。

5．7回火工艺立体炉操作规程

5．7．1钻头的装夹装筐
∮6。0以下的产品均匀放入单层夹具中，用三角板支住夯实对齐补全，数量不足时用铁块料头补满后紧固螺栓。产品数量较多时选用双层夹子装填。极少量产品不能全部装入时可用丝网捆吊在夹子边上。并用修正液在夹子顶部注明作蕃及“包”字样。一个品种多个夹子装填时要标明有几个是第几个如3-2就说明这个批次有三个夹装，此为第二个，试样选取时要在不同部位选取，以保证试样能最大程度代表此批次的硬度的正确性。
∮6。0以上的产品在冷校正后用筐装后回火，筐装时要注意不同产品混装时要用铁网（铁板）隔开并作好标记，中心部位要加中心圈以利于受散热均匀。试样要用扎丝绑牢放在取放位置。
夹筐装车时要注意工件摆放位置不同，受散热不同，炉内温度不均匀的特性对硬度产生影响的不同，严格按照工艺要求作业，详细说明见附图。
ASP类产品在热处理时应适当上调淬火保温时间，校正柄部时用力要轻，在回火处理时不要放在立体的炉门处要尽量向后入，要斜着进出防止碰刃，小工件下面要垫网保护。
5．8夹筐在拆除时应先比对图纸和盖板上作番，检查有无漏料，筛净砂子。
5．9抛丸喷砂
¢6。0以下的普通制品用手动喷砂机作业选择金刚石，
丝锥较精细产品及带刃产品用小自动作业选择石英砂，
¢6。0以上普通制品用转台大自动作业选择钢砂。
再作业的长钻头及非标类产品不要加油防锈，其它制品浇油出库。

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5．10硬度调整的原则和方法

热处理的本质：利用温度变化改变钢的结构达到性质变化。如硬度强度韧性塑性的改变。
热处理检测的方法主要有硬度检测和金相分析。
热处理过程控制的重点是对温度的控制和冷却过程和方法的有效控制，
钻头丝锥要选取二个以上试样多部位检测判定合格与否
非标铲钻绞刀铣刀拉刀按要选取二个以上试样检测判定合格与否
方法：工艺要求的回火次数结束后，按规定取样并检测，所得硬度值高于规定范围的要进行退镗处理（即调高炉温以降低硬度），所得硬度值在硬度要求范围之内的要进行后检（即将试片放于下一批料中再回火一次）然后再检测是否合格。对于硬度在范围以外的要在进行完回火方能重新淬火。
硬度检查就照顾主要技术指标主要部位如重刃部轻柄部的原则进行工作。
要根据回火时产品的硬度值来调整淬火温度和时间，以利于提升质量提高效率。
对硬度异常的要单独放置第一时间通知生产负责人及质检，寻找原因和对策。对一次高温退镗和二次回火退镗仍硬度无明显变化的必须取成品另行检测。
回退火时发现产品或试样颜色异常时要单独放置，在生产负责人及质检抽样检测硬度分析原因确定成分验证是否混料后，方能继续作业。

5．11试片磨制取值及硬度检测方法
试片磨制标准：
试片上下两面必须全部磨平，磨面全部光滑
试样研磨量要在0。2mm以上
要及时修砂轮保证磨面不出现麻面 双层面
对较重氧化皮及弯曲严重试样时要加大研磨量
试片扎点位置及取值
扎点要在试片磨面正中间位置
每批次产品不能低于二根试样数量较多时按每300加1根的办法取样
每根试样取二点确定硬度埴
刃部第一扎点距离顶端1cm
第二扎点距离第一扎点0.8-1cm

5.12硬度检测方法：
检测前检查电源及参数设置并按规定用试试块点检。
检查试片磨制情况，擦拭平台及试片确保干净，将试片放于压头正中位置，来回轻拖到最佳静止点（有点磁引的感觉）按开始键开始检测。
严禁检测人员加油润滑，自行拆卸调整。转动吃力，检测数值不准时上报清理。
检测过程中严禁周围及桌面有震动移动现象
如果第一二扎点硬度值差距较大时要重新查看试片磨制情况，磨制合格则在第二扎点下方0.8-1cm取第三点与一二扎点进行综合比较取值。
柄部距离末端0.8-1cm取一扎点确定即可
对试样重复使用多次的两面磨平后用另一面作测量，禁止两扎点位于同一位置必要时重新取成品2-4个进行检测。
回退火试片再次磨制前必须用修正液重写作番。

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5.13试片抽取说明及退镗夹(筐)摆放示意图
必须按照规定位置取样方能有代表性数量500根要上要抽取2个试片取试片时都要中间拿一个边上取一个不要在同一地方到二个.
如图一所示正确A为边上试片B为中间试片
图二所示位置AB两点过于接近
图三夹子料抽取A为中间试片B为边上试片
试片放入时钻头柄部向外刃部向里不要有缝隙
要根据各种炉子的特点和规律进行装填作业.
滚底式立体炉炉温规律：内部最里边最高其次中间最低处为炉门
台车式立体炉炉温规律：门口处最高其次上边最里面最低
老式地炉炉温规律：下层高上层低
回火一次到四次温度设定要求：
滚底式立体炉内表550℃外表535℃
台车式立体炉内表550℃炉门处表530℃
老式地炉内胆及底层表设定为565℃上层表515℃
退镗时间：
3筐4小时
2筐3小时45分
1筐3小时30分
铲钻3小时10分

5.14硬度取值原则
硬度范围是一个硬性指标必须完成但在实际工艺的执行当中较难把握，具体硬度取值时应以偏重主要指标和主要部位为准则。
为方便说明具体的取值方法，画图说明。
       E                  D             C                  B                A
图中所示BD两点为硬度范围B为要求上限D为要求下限C为要硬度要求范围的中心点A为高于硬度范围点E为低于硬度范围点。
当硬度值的两个具体点是是A B，AC，AD时按最低硬度确定退镗温度
BC，BD是合格的硬度值，AE，BE，CE，DE时按后检温度设定办法解决，两点全在E之下时重新淬火，都在A点以上时要先察看工艺和材质是否正确方可继续退镗作业。
5.15后检温度设定办法
回火四次后硬度值在硬度范围内的要把试片放在下一批物料中再次回火后检查硬度符合标准方能判定合格。试片硬度值高于硬度范围进行退镗处理，硬度全低于硬度范围在完成回火后，在规定保温时间的基础上调10秒重新淬火。
硬度值一高一低时分别处理，一值高于硬度范围另一值在要求范围内时，按低值减去规定范围的下限，在起步温度的基础上调确定退镗温度。一值高于要求的范围另一值低于范围的，重新取成品检测仍无变化时，要调整该批物料的摆放位置（不是在炉内的位置而是物料本身），采用冷炉作业，根据硬度决定是用回火温度还是用起步温度后检。
起步温度后检对硬度的影响一般在HRC—0.3回火温度对后检的结果有大有小，
因为硬度差异决定因素是淬回火的受散热不均匀造成。

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5.16试片抽取说明及退镗夹筐摆放示意图

又是个图以后添加

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5.17出库检查
喷砂和着色人员必须按图纸要求区分作业,检查喷砂部位是否达到要求，物料与图纸是否一致，是否有遗漏,检查是否有碰伤和碰刃,是否存在裂痕，检查数量是否正确，检查是否有漏料细长料,要检查Bending是否符合标准。
5.18表面处理
5.18.1着色（发黑处理）
着色定义 高合金钢在热处理与研磨加工结束的产品上进行蒸汽处理在表面层形成Fe3O4膜的方法。其实就是提前深度氧化处理。
高速钢刀具发黑处理的目的 提高刀具的切削寿命，其使用寿命大约提高20%提高刀具的防锈抗蚀能力，防锈吸油作用，可降低磨擦系数防止切削粘着提高耐磨性。
发黑处理的原因 呈多孔的氧化膜能储油，使刀具在切削时温度不易升高（切削热减少）降低磨擦系数从而保持高硬度。
发黑处理的氧化膜疏松度检查用3%的中性硫酸铜滴定，以30秒内不出现铜色为合格。
发蓝处理较之发黑处理氧化膜更加细密。
作业方法：
蒸汽处理炉（Steam炉）里放置钻头加热到400-420℃（预热用时10-20分）丝锥加热到390℃（预热用时30-60分）温度均衡后用蒸汽完全置换，加热1小时后即可得到黑色产品。切记先掉管中的冷凝水，开关适度不可太大不能太小。
另一种方法是调整温度到500-550℃进行蒸汽置换，1小时30分后掐断蒸汽取出空冷即可。
5.18.2上光
定义研磨加工结束的工具表面不是金属固有的光泽呈现，而是人为的在金属表面赋予各种光泽的办法。其实就是过度烧伤。
上光产品对机械性能没有变化，对钢的使用寿命和和切削功能的改善上没有影响。仅是为了好看而已。
作业方法
作业前把炉内的温度充分降低到室温，热炉不能直接作业必须风冷到室温。放置被处理产品加热到200-220℃停留20-30分钟取出空冷。这种方法不利于质量的控制，实际生产过程中总结的以下方法更容易进行生产控制。
用不带蒸汽的热处理炉，必须从室温，多批次作业继续作业前要充分冷却钻头加热到200-220℃（预热用时20-30分）丝锥加热到190℃（预热用时20-30分）温度均衡后开炉检查色泽，颜色需要加深时提高10℃10分钟后再次开炉检查色泽如此反复直到合格。
过程控制要点：根据时间及温度的变化浅黄色可以变为橙色，因此注意把握时间与温度，禁止超温作业，注意控制温度不要超过220℃否则色泽易变成橙色，进而深黑紫色不符合外观要求。根据产品面照度及产品材质温度与时间同样适用。
发光
5.19涂层（略）

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（六）质量检查与性能检测篇
6.1经验法
产品材质不能确定时公司有专门的成分分析仪能有效判断但你可能所有员工每人一个所以在实际工作中作业者要学会用经验的方法来辨别材质的不同。
6.1.1原材料的经验区分识别方法
厂家别  
河冶所产材料黑皮纹理粗糙切断处切口较扁，产品长度多数长短不一直径误差较大多数在0。05mm，        ERA黑皮纹理较细切断处切口较圆，产品长度多数统一直径误差较小几乎无误差
材质别
M2材料易切断加工完成后钻顶处面照度较好材料表现较硬双手托起整支料两端不下坠M42材料切断较难钻顶处面照度较差有明显切痕材料表现较软双手托起整支料两端下坠
M35材料表现与M42一样 ，与M42材料现在无有效区分方法。
6.1.2火花鉴别法
火花鉴别法是用来鉴别钢铁成分的一种简易方法。这种方法是通过观察被砂轮磨削时所产生的流线爆花及其色泽以鉴别钢铁的牌号（材质），火花特征的分辨一般以碳素钢的火花为基础，再分析加入合金元素对火花的影响。火花特征不受热处理工艺影响，对于工件渗碳后表层碳含量或钢的表面脱碳程度也能作出定性和半定量分析，但对磷硫铜铝钛等元素含量较低时对火花特征的影响不明显。
具体方法：
用中硬度Al2O3普通砂轮
制备有已知成分的试样
实验在暗处进行
试样置于砂轮上方成90度角磨削,钢料与砂轮接触时压力适中使火花束略高于水平方向发射。
6.1.3淬透性检测方法
对试样进行规律划分，如10CM试样以每1CM为距离取10个点并作标识，逐点测量表层硬度并作记录，用自动磨床将试样磨到中心偏上部位，按以上办法取点测量并记录。
将所得数据画图比较，心部硬度较表层硬度呈规律性递减，心部硬度曲线与表层硬度曲线平等证明淬透。

6.2硬度检测方法

6.2.1硬度值实际上不是一个单纯的物理量，它表征着材料的弹性塑性耐磨性和韧性等综合指标。
硬度分为1划痕硬度2压入硬度3回跳硬度
钢的硬度主要采用静压压入法，主要分为洛氏硬度，布氏硬度，维氏硬度
洛氏硬度 主要测量淬回火调质钢符号HR
布氏硬度 主要测量灰铸铁轴承合金符号HB
维氏硬度 主要测量小于450HB的金属材料符号HV

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高速钢淬回火用洛氏硬度检测法，用来量压痕的深度来表示材料的硬度。
6.2.2工作原理
先施加初始压力，再加主压力构成总压力，测量压痕的深度即得硬度值。
金属越硬压入深度越浅，为适应人们数值越大硬度越高的习惯。人为规定一个常数K减去深度h的值作为洛氏硬度指标，并规定0。002为一个洛氏硬度单位。
公式为HR=（K-h）/0.002<使用金钢石压头时K值为0。2，使用钢球压头时K值为0.26>
常用三种洛氏硬度的试验条件及应用范围
HRA压头类型120度金钢石压头施加压力60KG效范围HRA代表应用实例硬质合金
HRB压头类型&#162;1.588mm钢球施加压力100KG效范围HRB代表应用实例非铁金属
HRC压头类型120度金钢石压头施加压力150KG效范围HRC代表应用实例淬回火钢
6.2.3操作方法：
指针式：放试样于测量平台，先施加初始压力到指针重新归0按下开始键，初始压力施加完毕保持一些时间后施加主压力到指针再次归0再次按下开始键读数即为硬度值。
数字式：开机后设为自动，将试样放于测量平台，转动加压手柄到屏幕数值在360-370之间按下开始键，所得数值就是硬度值。

6.4相图制作与组织分析
在光学显微镜下观察内部组织形状,在电子显微镜下观察材料的内部组织组成.
6.4.1相图制作

1取样,先在工件或原材料上截取一块有代表性的部位作为试样并确定观察面，一般观察淬透层晶粒度脱碳氧化取横截面，观察非金属夹杂物组织组成时取纵截面。取样用薄片砂轮缓慢切下，过程必须有冷却措施，严禁过热。
2镶嵌与夹持，制备观测表面，大件可用手直接磨制，尺寸较小时可将试样镶嵌与夹持。在镶嵌机中充填酚醛树酯料加温到210℃用千斤顶加压或螺栓加压，把试样包裹起来以利磨制。
3磨光与抛光 将试样在平面研磨机上磨平，磨制时注意用水冷却，第一步用400#水砂纸磨去切割痕迹和多余部分，第二步用800#水砂纸粗磨试样到较平无磨痕，第三步用1500#水砂纸进行抛光，磨出镜面效果，可用Al2O3或金钢石研磨膏进行最后抛光。
4化学腐蚀 抛光后的试样用清水或酒精冲洗干净后吹干，用棉棒醮腐蚀剂擦拭或将试样直接放入腐蚀剂中片刻，取出观察，一旦表面发灰，失去金属光泽后，立即用清水酒精冲洗干净吹干以供观察。
5相图成象  试样腐蚀前，将专门相机安装于观察口，设置合理光线并调整焦距到最佳，试样放于置物台后，对显微镜进行调整出现并调到最清晰图象时按下快门。

6.5组织分析
受水平所限略