M35高性能高速鋼的淬火工藝研究
2013-07-05 05:27:54梁龍濱
梁龍濱
【摘 要】本實(shí)驗(yàn)采用9個(gè)梯度淬火加熱溫度對M35高性能高速鋼進(jìn)行淬火晶粒度、淬火硬度、回火程度、回火硬度、過熱程度共5個(gè)熱處理性能指標(biāo)進(jìn)行研究，針對絲錐產(chǎn)品所需性能的實(shí)際需要，得到符合生產(chǎn)要求的淬、回火工藝。
【關(guān)鍵詞】M35；高性能高速鋼；淬火工藝
高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼。通用高速鋼是目前世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最多的鋼種，具有碳化物細(xì)小均勻、韌性高、熱塑性好等優(yōu)點(diǎn)[1]，適用于切削一般鋼鐵材料，但由于壽命、紅硬性和耐磨性等方面的限制，以逐漸滿足不了汽車業(yè)和機(jī)床業(yè)快速發(fā)展的要求。高性能高速鋼也稱特種高速鋼，泛指硬度（包括高溫硬度和抗回火軟化性）和耐磨性顯著高于通用型高速鋼的鋼種[2]。含鈷高碳高速鋼以M42（W2Mo9Cr4VCo8）和M35（W6Mo5Cr4V2Co5）為代表，是目前應(yīng)用最為廣泛的高性能高速鋼。由于M35鋼中碳與合金元素配置比較合理，熱處理后的硬度可達(dá)HRC70，同時(shí)還具有很高的高溫硬度和較好的韌性，且M35鋼的釩含量較低，具有很好的可磨削性，因此是制造各種形狀復(fù)雜的超硬高速鋼刀具的理想材料[3]。
隨著近年來汽車工業(yè)和機(jī)床業(yè)的飛速發(fā)展，對加工刀具的要求也越來越高，高性能刀具正逐步替代傳統(tǒng)刀具成為市場的主導(dǎo)，對M35高性能高速鋼絲錐產(chǎn)品的研究已成為我公司根適應(yīng)市場需的必然之舉。
1.材料與工藝
1.1材料與設(shè)備
供試材料：M35冷拉圓鋼（江蘇天工，Φ10×15mm棒料）
試驗(yàn)設(shè)備：聯(lián)動式鹽浴淬火爐、鹽浴回火爐、洛氏硬度計(jì)、金相顯微鏡
1.2熱處理工藝
1.2.1工藝
淬火加熱溫度選擇：1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃共9個(gè)溫度
加熱時(shí)間：加熱系數(shù)12s/mm
回火溫度：560℃，1小時(shí)，3次
1.2.2檢驗(yàn)項(xiàng)目
根據(jù)熱處理試驗(yàn)溫度參數(shù)和檢測項(xiàng)目確定試樣數(shù)量每個(gè)溫度參數(shù)選用4個(gè)試樣，其中2件用于檢測淬火晶粒度、淬火硬度；2件用于檢測回火程度、回火硬度、過熱程度。
2.試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)對不同工藝溫度對M35高性能高速鋼晶粒度、過熱程度、淬火硬度、回火硬度的試驗(yàn)結(jié)果見表1。
3.討論
M35鋼是在M2鋼中加入5%Co，在高速鋼各合金元素中，Co的化學(xué)特性處于一種特殊的地位。Co是非碳化物形成元素，在高速鋼中，絕大部分Co溶入固溶體，增加其合金度用以提高高硬性，同時(shí)，Co使高速鋼在回火過程中析出彌散度較大的碳化物，提高了回火后的硬度，高者可達(dá)68～70HRC， 600℃×4h后的硬度也有3HRC左右增幅（和M2作紅硬性比較），所以能對較高硬度、高強(qiáng)度的鋼材進(jìn)行切削。在600℃的溫度下，M35鋼的硬度為54-55HRC，而M2鋼則為47-48HRC。高溫硬度的提高，乃是由于Co有促進(jìn)奧氏體中碳化物的溶解作用。當(dāng)溫度從250℃升至650℃時(shí)，M2鋼的導(dǎo)熱系數(shù)提高30%，而M35卻增加了80%；而比熱的數(shù)值隨溫度的增加而遞增得更快。當(dāng)溫度從250℃升至650℃時(shí)，M2鋼的比熱值0.8倍.而M35增加了1.1倍。物理性能的改善必然帶來切削性能的提高，在相同的條件下，M35鋼刀刃的溫度要比M2鋼刀刃的溫度低30-75℃。在M2鋼中加入5%Co可以降低刀具與工件之間的摩擦系數(shù)及改善其磨削加工性。
但在M2鋼加入5%Co，也不是十全十美的，它的鍛造性能、脆性、脫碳傾向、被切削性能比M2鋼差，這些問題在制訂熱處理工藝時(shí)應(yīng)給予充分考慮。在實(shí)際生產(chǎn)中，小規(guī)格全磨制絲錐在磨溝時(shí)容易出現(xiàn)溝底裂紋甚至斷裂，通過增加回火次數(shù)或適當(dāng)提高回火溫度可以解決，可能是由于淬火應(yīng)力在回火過程中沒能完全消除，在磨削作用下釋放開裂，但在金相觀察中并不易發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該引起注意。
用M35鋼制造的氧氮化鉆頭、全磨制鍍TiN涂層鉆頭、車刀、齒輪滾刀、插齒刀、螺傘刀等，與M2、M2Al、W9、W18、M42等高速鋼同類刀具比較，試驗(yàn)結(jié)果令人滿意。M35鋼刀具的使用壽命、紅硬性和耐磨性等方面均高于國產(chǎn)通用高速鋼，同時(shí)熱硬度、耐磨性能和抗壓強(qiáng)度等方面也高于M2A1，韌性和可磨削性稍高于M42，而是應(yīng)該大力推廣的高性能高速鋼[4]。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]荊秀芝，陳文，楊武鳴.金屬材料應(yīng)用手冊[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1989：428.
[2]劉宇.超硬高速鋼發(fā)展動態(tài)[J].特殊鋼，1993，14（3）：17-19.
[3]王金雙.M35高速鋼熱處理工藝研究[J].金華職業(yè)技術(shù)學(xué)報(bào)，2004（1）：17-19.
[4]王棟.稀土對M35高速鋼組織和性能的影響[C].東南大學(xué)，2005，2.
