美国高速钢工具类热处理实务

热处理急先锋

写在前面的话

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.
工作时间久了,务也渐进,想着写一本内部教材让大家有所借鉴,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.希望对大家研究高速钢各项有所帮助.
教材中除理论外多为业务总结,内中可能牵涉技术机密,本稿已作筛选.
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.
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.
特别致谢论坛的沈工杨工和网名马兰花的老师!

热处理急先锋

高速钢基本理论篇

要懂得热处理实务必须先弄懂理论,因为理论对于热处理是前提,没有扎实的知识作基础是不能学会和精通热处理的.在此不作专门的讲述,重点说明高速钢的后期热处理理论.

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。
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，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用所以又称风钢。
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。
碳含量决定钢的硬度，钢种（材质）决定组织结构，回火后的组织决定于淬火时的结构与构成要素。
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。低淬低回不适合工具硬化，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。
1．8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，我公司使用的盐浴方法能有效克服以上缺点。
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，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，M2M35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。
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。