1、刀具材料熱處理工藝需要個性化作者：趙步青編者按 100年前，美國機械工程師泰勒(F. W Taylor)和冶金工程師懷特(M. White)在經過廣泛而系統的切削試驗之后，確立了切削用高速鋼的最佳成分W18Cr4V(C 0.75%，W 18%，Cr 4.0%，V 1.0%)，當時切削中碳鋼速度為30m/min，比之前提高了十幾倍。這一成果帶來了機械加工的劃時代革命，也因此使得刀具材料在進入19世紀后呈現出異乎尋常的發展速度，創造了前所未有的輝煌。100年來，盡管不斷出現各種新的刀具材料，但高速鋼依然沒有被歷史所淘汰，一直沿用并發展至今，甚至曾長期占據霸主地位。 今天，我們重新審視高速鋼的發展，

2、或許將為刀具材料的進一步發展帶來一些有益的啟發。在此，也一并將趙炳楨、吳元昌、趙步青、吳立志4位專家在河冶2006高速鋼應用技術交流會上的演講內容整理成文，以饗讀者。 很多人可能對刀具熱處理一般原則比較了解，但對刀具及刀具材料差異性熱處理研究不深。我本人從事熱處理工藝工作近40年，積累了不少成功經驗和失敗教訓，深感識別刀具和刀具材料的差異性、進行個性化操作的重要。下面就不同刀具的熱處理進行簡單介紹： 車刀條 按GB4211標準，可將車刀條分為正方形和矩形兩種。車刀工作條件比較惡劣，一般不加冷卻液，有干切削、重切削、斷續切削、高速切削等，要求車刀應具有高的耐磨性和高的紅硬性。針對上述情況，熱處理

3、工藝為：12301240高溫加熱奧氏體化，金相級別可達89級，而后回火4次，過熱34級(矩形車刀過熱12級)，最終組織硬度6567HRC。實踐證明，車刀過熱才經久耐用，我在1988年曾對過熱5級的12×12方車刀進行壽命檢測，結果3條試樣都達一等品標準。 滾刀 滾刀屬于比較昂貴的金屬切削刀具，要求具有高的紅硬性、耐磨性，所以淬火溫度比較高，但比車刀略低，常在12251230，580620分級，組織金相級別9.510級。第一次回火宜用350380或二次貝氏體處理，然后再進行550×1h的高溫回火3次，過熱12級，甚至3級，最終組織硬度可達65HRC以上。 滾刀雖然是容易處理的

4、刀具，但對模數6以上的大滾刀，由于其硬度不高和鍵槽易裂的特點，必須嚴加防范。 直齒三面刃銑刀 通常此類產品由于其切削速度快，切刀量大，對耐磨性、韌性要求相當高，要求高硬度但又不能崩刃。筆者就曾多次處理過這樣的質量問題：用戶對硬度6465HRC的銑刀反應是不耐磨，換用硬度66HRC的銑刀后，使用壽命成倍提高。同樣成分的材料，不同的熱處理產品可以有如此大的差別。直齒三面刃銑刀所采用的熱處理工藝是在12201230下淬火，金相級別9.510.5級，回火34次，過熱1級，最終組織硬度為6567HRC。 中齒鋸片銑刀 GB6120標準適用直徑32315mm，厚度為0.36.0mm的中齒鋸片銑刀，對特別大

5、薄的銑刀熱處理工藝應該個性化，通常對中齒鋸片銑刀的性能要求是韌性第一，但硬度不能太低，一般在12051215時淬火，淬火組織金相級別達1011級，然后分級等溫、熱夾、回火4次，回火過程不準過熱，最終組織硬度6466.5HRC。在這類刀具熱處理過程中，容易出現鍵槽易裂和平面度超差的問題。 大薄鋸片 由于裝璜及建筑行業的高速發展，市場對250500×2mm大薄鋸片的需求量很大。該產品主要要求突出韌性，其次是耐磨性。相應的熱處理工藝為11801200高溫加熱，260280等溫，金相級別可達1112級，再回火4次，不準過熱，硬度可達6265HRC。成品若再經蒸汽處理或氧氮化則效果更佳。 整體

6、直柄麻花鉆 鉆頭是用得最多的孔加工工具，工作條件和其他刀具不同。當進行鉆削時，其切削部分深深地埋入金屬內，切削條件比較苛刻，要求鉆頭有高的硬度和韌性，兩者相比，通常后者更重要些；而對于干切削，由于工件硬度高，則是要求紅硬性第一。鉆頭一般采用的熱處理工藝為：先在12101225時淬火，淬火組織金相級別可達10.511級，再回火3次，過熱2級，可得到硬度為6366.5HRC的回火組織。 由于加工中心和數控機床的日益增多，難加工材料與日俱增，對鉆頭的要求也越來越高。同樣鉆頭，用法各異，熱處理工藝就截然不同，足以說明熱處理工藝個性化的重要。 拉刀 拉削加工廣泛應用于汽車、航空等制造業。拉刀上排列著許多

7、齒，由于拉削幅度很寬，齒增量逐步加大，即使在很小的進刀量情況下，其阻力也是相當大的。正因為如此，拉削的速度一般比較慢，在拉削過程中，軸向承受很大的拉力，同時切削齒因受到工件的摩擦而產生熱量，所以拉刀除具有一般刀具的高硬度特點，更重要的是要有很高的強度和韌性。拉刀常用的熱處理工藝為12051215油淬，兩次或三次分級冷卻，趁熱校直，試樣淬火組織的金相級別10.511.5級。每次回火后必須校直，硬度可達6466.5HRC。 目前熱處理存在的主要問題是硬度偏低不耐磨，其次是折斷，應該視具體類型拉刀制訂相應熱處理工藝。 機用絲錐 絲錐在切削過程中，主要抗力是扭力矩，軸向力在各螺紋中已互相抵消。絲錐不需

8、要紅硬性，韌性是第一指標，所以淬火溫度比較低，晶粒號可控制得很細，但硬度不能低，必須符合國家標準。 現在由于采取了韌性化低溫淬火新工藝，與傳統工藝相比，淬火溫度降低了1520，徹底解決了絲錐過熱、脆斷等弊病，實是一舉多得的好事。 我的個人體會是：硬度是表面現象，金相組織才是本質的東西；我們追求高硬度，但不惟高硬度；我們要求在金相組織理想(而非合格)的前提下，力求高硬度，達到硬度和金相的良好配合。在這其中有幾個關鍵問題不能小視： 1）首先是不能混料，包括混爐號、混鋼號、混規格。工具廠一定要分爐號管理，如果做不到就無法搞好熱處理，比如成分都合格的M2鋼，若用1220加熱淬火，便可能會出現912的6個晶粒號。 2）其次是不同冶煉方法影響熱處理工藝。用中頻冶煉加電渣重熔的鋼和電弧爐冶煉同成分的M2鋼，熱處理工藝應有所區別。后者的淬火溫度應適當高些，同爐淬火前者易出現過熱等毛病。 3）第三是鍛造影響熱處理工藝。同一規格、同成分的M2鋼制造同一規格刀具，鍛與不鍛，熱處理工藝也不應該相同，經改鍛者，淬火溫度應稍低些。這些在制訂熱處理工藝時都要引起注意。 4）第四，返工件淬火溫度應比常規淬火低815。由于種種原因，少數返工在所難免，因而淬火前一定要搞清