高速钢工具硬度与热处理

正方形车刀条 14 619（ 85177）
1( 611# 4（ 厚度 8,77） 14# 4 619（ 厚度 8,77） 中齿锯片铣刀 1*# 4 614（ 厚度"577） 1( 614# 4（ 厚度"577） 1)# 4 611（ 厚度 8577） 机用丝锥 1* 6 14 （ :) 6 :, ） 1) 6 11 （ : 8 ,） 齿轮滚刀 凹、 凸半圆铣刀 角度铣刀 1(# 4 6 11 （ :) 6 4 ） 1)# 4 6 11 （ : 8 4） 1( 6 11 1)# 4 6 11 14 619（ 厚度 8577） 1( 6 11 （ :) 6 :, ） 14 6 19 （ : 8 ,） 14 6 19 （ :) 6 4 ） 14 6 11# 4 （ : 8 4） 14 6 19# 4 1( 6 19
! ! ! ! 钢种 刀具名称! 拉力 推力 插齿刀 刨齿刀 锥齿轮铣刀 剁刀片 密齿大薄锯片 -.. ! 1)# 4 6 11 1( 6 11 1( 6 11 1( 6 11 1( 6 11 1* 6 1( 1* 6 14 1( 6 19 14 6 19# 4 14 6 19 14 6 19 14 6 19 1) 6 14 1( 6 11
! ! 从表 7 不难发现， !(%88 规格的钢温度从 ((3.? 提高到 (6(%? ，晶粒号只长大不到一个级别，硬度都能 达到 --/01 以上，细看碳化物溶解程度和回火后的碳 化物弥散度，就有较大差别。若用 % 种淬火工艺制造同 种产品，刀具寿命肯定有差别或有较大差别，这也是很 多工具厂产品质量提不高的真正原因所在。在这里需要 特别指出，测硬度不要忘记看金相；看晶粒度，更要看 碳化物溶解程度，因为过热是以碳化物变化为判据的。 关于高速钢淬火晶粒度对刀具寿命的影响，国内外 学者意见不同，但大多数人认为，热处理应以金相为 准，不能照搬书本或标准文本的淬火温度。前苏联在 6$ 世纪 3$ 年代，对 !)88C-*% （ *6 ） 高速钢钻头进行试 验表明，当晶粒度为 ># % 级时钻头具有最高的 使 用 寿 命，晶粒度过粗或过细，寿命都会降低 （ 如图 ( 所示） 。
表 $& 高速钢刀具硬度推荐值 （ ()*）
! ! ! ! 钢种 刀具名称! -.. ! 1)# 4 611（ 直径 5 6177） 1( 611（ 直径"(77） 1( 611# 4（ 直径 8177） 立铣刀 14 619（ 直径 8(77） 序号 5 * ) ( 4 三面刃铣刀 1( 611（ 厚度",77） 14 619（ 厚度",77） 1 9 , ’ 5+ 55 -..—0
表 ’! (#% 钢主要化学成分
! ! ! ! 成分 规格 " 88! ! ! !(% !(3 1 (# $) (# $> 主要化学成分 （ 质量分数， =） & -# $% -# (. *+ 7# 3% 7# 3( 19 7# (% 7# $> : (# ). (# 33 ;< (# $$ $# >)
晶粒度 淬火后 回火后 晶粒度 淬火后 回火后 晶粒度 淬火后 回火后 晶粒度 淬火后 回火后 晶粒度 淬火后 回火后 规格 " 88! !(7 !(3 （ 级） (( (( /01 -. -. /01 --# ) --# > （ 级） ($# % ($# % /01 -7 -7 /01 --# > -3# ( （ 级） ($# % ($# % /01 -7 -7 /01 --# > -3# 6 （ 级） ($# % ($# % /01 -6# . -6# $ /01 -3# 6 -3# 7 （ 级） ($# % ($
高速钢刀具的硬度与其碳饱和度 （ )） 有对应关系， 即碳饱和度越高，硬度越高，淬火温度越低。可用简单 的数学式表达为： -23 ; 为例，对应关系见表 * 。
表 !& +! 钢硬度和碳饱和度的关系
) （ =） +# 9+ +# 9* +# 9( +# 91 +# 9, +# ,+ +# ,* +# ,( +# ,1 +# ,, +# ’+ 理论计算硬度 -23 1(# 4 1(# ’ 14# 5 14# ( 14# 9 11# + 11# * 14# ( 11# 9 11# ’ 19# 5 实际硬度值 -23 1) 6 14 1)# 4 6 14# 4 1)# 4 6 14# , 1( 6 11 1(# 4 6 11# * 14 6 11# 4 14# 4 6 11# , 11 6 11# , 11# 4 6 19 11# 4 6 19# * 19 6 19# 4 推荐淬火温度 "> 5**9 6 5*), 5**( 6 5*)) 5**+ 6 5*)* 5*5, 6 5*)5 5*51 6 5**1 5*5+ 6 5*** 5*5+ 6 5**+ 5*+, 6 5*5, 5*+4 6 5*54 5*+) 6 5*5) 5*++ 6 5*5+
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热 处 理
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Hale Waihona Puke Baidu高速钢工具硬度与热处理
江苏镇江拓普工具公司!
! ! 高速钢自问世至今，一直以制造金属切削刀具为 主。随着科技的进步以及超硬刀具材料的研制与发展， 高速钢在模具和其他领域的应用范围越来越广。以下简 单介绍一下高速钢工具的硬度与热处理问题。
根据 ) 值确定淬火温度是完全可行的。对于 :* 钢 除车刀、丝锥等特殊产品外，一般产品淬火温度在 5*54 6 5*)+> 之间 选 择，淬 火 晶 粒 度 在 5+# 4 6 ’# 4 之 间 波 动，选择的最佳晶粒号为 5+ 级 （ 电炉冶炼） ，可视不同
# !" ! " " # 年 第 $% 期& 热 处 理" 锻 压" 铸 造 ! ! !# " # $ % & ’ & ( )# $ * "# $ ’
组织才是本质” 的基本观点。对高速钢刀具来说，要达 到 -./01 以上的硬度，只是举手之劳，但要达到理想 的金相组织，可不是一件容易的事。6$$) 年 7 月底，我 %$( ） 们组织入员对 !(%88 和 !(388&-*+%197:6;< （ 原材料进行淬火温度、金相和硬度的专门试验，大家可 以从中得到启发。其化学成分见表 . 。
!’ 高速钢模具硬度与热处理
随着机械工业的迅速发展，仪表、家电、钟表和电 子等行业异军崛起，高速钢大量进入模具工业，尤其以 中小型模具最为常见。 高速钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，采用 低温淬火，通过二次硬化温度回火、快速加热等工艺措 施，可以有效地改善其韧性，被越来越多地用于重载 荷、高 寿 命 的 冷 作 模 具， $%% 用 的 较 多， $%%—&、 $%%—’ 用的相对较少。通过适当的热处理，高速钢也 可以用来制造热作模具。 以下简介高速钢模具硬度与热处理的关系。 用于制造冷作模具的高速钢，其淬火加热温度比刀 具要低 () * +), ，而回火温度往往高于 (+), 。笔者在 实践中摸索出 -./0123、 45 钢淬火温度同硬度的经验 公式，即： $（ +2 * !）+ .) -./ ） ) .5+) * （ $（ +2 * !）+ .) 45 ） ) ..6) * （ 式中! $— — —选择的淬火温度， ,； !— — —要求硬度的平均值，$70。 需要特别指出的是：第一次回火拟用 (/) * (6), ， 第二、第三次用 ((), 。例如， 45 钢冲头要求硬度 +. * +8$70，$ 9 ..6) : （ +2 : +5 ）; .), 9 ..<), ，加热系 数按刀具延长 . " 8 ，金相组织淬火晶粒度 ..# ( * .5 级 （ 见图 5 ） 。如果习惯上用 ((), 回火，则计算出来的数 据要减去 5), ，即为选择的淬火加热温度。本例则用 ..(), 加热、((), ; .= ; 8 次回火，硬度正好落在 +. * +8$70 的范围内。 对于冲棒、冲头等模具，淬火后要不要进行 ((), 以上的高温回火，经实践证明，结论是肯定的。硬度只 是一种表象，金相组织才是本质。对于 45 钢而言，要
对此笔者也有亲身体会。
图 (! 晶粒度对钻头寿命的影响
在刀具产品的技术标准中，对热处理要求惟一只 有硬度这个量化的指标。建议各单位加强出厂产品的 金相抽验，防止金相不合格的产品流到客户手中。例 如 6$ 世纪 )$ 年 代 后 期， 有 家 工 具 厂 出 口 的 齿 轮 滚
热加工
热 处 理" 锻 压" 铸 造! " # # $ 年 第 %& 期 # !" ! ! !# " # $ % & ’ & ( )# $ * "# $ ’
（ "#"$#% ） ! 赵步青
（ 续）
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$’ 高速钢刀具硬度与热处理
高速钢新标准 $% " & ’’() —*++, ，将高速钢的品质 -..—/ ） 、普通高速 分为三个档次，即低合金高速钢 （ 钢 （ -..） 、高性能高速钢 （ -..—0 ） ，对它们的硬度 要求各异，分别为 !1)-23、 !1(-23 和 !14-23。对 于制作具体刀具的硬度要求也不一样，并不是硬度越高 越好， 而 是 有 一 个 比 较 合 适 的 范 围。 表 5 为 -..、 -..—0 钢制刀具的硬度推荐值。
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/01 -(# % -(# %
/01 -3# % -3# )
! ! 注：(# 预热温度为 )-$? ，预热时间统一为 -8@A，加热时间为 .8@A。 6# 冷却剂为 -($? 中性盐，分级 68@A。 .# 回火温度均为 %-$? ，时间 (B，. 次，回火程度一般。 7# (6(%? 淬火的 !(388 规格，因原材料碳化物颗粒较大，淬火后晶粒度为 ($ 号，过热 ( 级，其余均不过热。 %# 硬度均经平磨后测三点取平均值。
热处理工艺见表 7 ，我们试验采用 ((3.? 、(()-? 、 ((>%? 、(6$%? 和 (6(%?% 种不同的温度淬火，随着淬 火温度的升高，晶粒度长大不明显，但到 (6(%? 以后就 会发生过热。
表 )! (#% 钢热处理工艺试验
! ! 工艺 ((3.? (()-? ((>%? (6$%? (6(%?
热加工
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产品及用途，上下浮动 $# % 级，这 对 保 证 产 品 质 量 有 好处。 ) 值低的钢材，易产生硬度不足，其耐磨性差，红 硬性低；) 值高的材料，易产生过热。 对于高速钢刀具硬度如何定位，笔者认为，低合金 & ’ (# )*+ , -# % ） 而放低硬度 高速钢不能因其低合金 （ 要求，硬度应!-./01；普通高速钢刀具硬度最好控制 在 -% 2 --/01，特殊产品可上下浮动；高性能高速钢硬 度虽能达到 -3 2 3$/01，但不能用。达到高硬度和用不 用高硬度是完全不同的概念。钢厂应保证达到高硬度， 用不用高硬度是工具厂的事。我们追求高硬度，但不惟 高硬度。根据我们的经验， /44—5 刀具最好将硬度控 制在 -- 2 -3/01，个别产品可以提高或降低硬度，总之 最终要落实到提高刀具寿命的课题上。 笔者曾在多篇论文中阐述 “ 硬度是表面现象，金相
) 。以 :* 钢 +# 5*,4 ) < +# ++5,4
直柄麻花钻
1)# 4 611（ 直径"177） 1)# 4 611# 4（ 直径"177） 1(# 4 611（ 直径 8177） 1( 611（ ( 65 177） 14 619（ 直径 8177） 14 619（ ( 65177） 11 6 1,（85177）
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热 处 理
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刀，经用户一用就崩齿。后经金相分析，发现是回火 不合格造成的，追溯原始记录，回火也是三次，但没 有回火后的金相记录，最后查出其本质问题是未冷到 室温又进行了下一次回火；又如回火不充分的滚丝模 螺纹磨一磨就裂；加热温度低，保温时间不足的刀具 不耐磨；过热超标的刀具易崩刃等。这些都是由于金 相监控不严而造成的过失，我们一定要引以为戒，把 硬度和金相控制在最佳状态，使耐磨性和韧性有机结 合，在保证韧性的前提下，努力提高硬度。