各类钢制铣刀的热处理工艺
一、W6Mo5Cr4V2钢制中齿锯片铣刀的热处理工艺
W6Mo5Cr4V2钢制中齿锯片铣刀的技术要求：铣刀厚度≤1mm时，硬度为62～65HRC；厚度＞1mm时，硬度为63～66.5HRC。不允许过热，表面脱碳层厚度≤0.03mm。铣刀直径≤100mm时，平面度误差≤0.12mm；直径＞100mm时，平面度误差≤0.15mm。
盐浴热处理工艺如下：500～550℃×2h空气炉去应力退火，850～870℃预热，预热时间为加热时间的两倍。1205～1215℃加热，加热时间及装炉量见表1，480～560℃分级冷却后进行260～280℃×1～2h等温，然后550℃×1h×4次夹直回火。
表1 中齿锯片铣刀的加热时间及装炉量
注：淬火晶粒度为10～11级，第一次回火工艺为380℃×4h，后三次回火工艺为550℃×1h。
二、W6Mo5Cr4V2钢制直齿三面刃铣刀的热处理工艺
W6Mo5Cr4V2钢制直齿三面刃铣刀的技术要求：硬度要求≥64HRC，允许过热1级。由于刀具三面参与切削，所以对硬度、热硬性、耐磨性要求较高，热处理工艺也较严格。
盐浴热处理工艺如下：500～550℃空冷炉中烘干，850～870℃预热，预热时
间为加热时间的两倍。1220～1230℃加热，加热时间及装炉量见表2，480～560℃分级冷却后空冷，然后进行550℃×1h×3次回火。
表2 直齿三面刃铣刀的加热时间及装炉量
注：晶粒度为9.5～10.5级，为保证热处理后高硬度，应选用碳含量较高的钢制作。
三、W6Mo5Cr4V2Al钢制立铣刀的热处理工艺
立铣刀有直柄立铣刀、削平型直柄立铣刀、莫氏锥柄立铣刀、短莫氏锥柄立铣刀、7:24锥柄立铣刀。立铣刀用于以相应的夹头装夹于立式铣床或镗铣加工中心机床上进行平面铣削加工。立铣刀加工时以周刃切削为主。用W6Mo5Cr4V2Al 钢制作的立铣刀，使用寿命超过W2Mo9Cr4VCo8钢铣刀。
立铣刀的技术要求：直径≤6mm，刃部硬度为65～66HRC，柄部不低于30HRC；直径＞6mm，刃部硬度为66～67.5HRC，柄部硬度不低于30HRC。从实践中我们体会到使用淬火夹具有非常好的效果，一定要设计合适的夹具，因为它关系到热处理质量的稳定和柄部硬度的一致性。其热处理工艺为：500℃空气炉烘干，850～860℃连柄部一起入盐浴预热，1205～1215℃加热，淬火冷却介质为480～560℃的中性盐浴，分级后空冷至室温清洗；晶粒度控制在10～10.5级，注意碳化物的溶解程度；加热时柄部提出液面，冷却时全部入浴；550℃×1h×3次回火后检查硬度，视其硬度值做出是否要提高回火温度决定，总体来说要使第4次回火后硬度符合要求。
按上述工艺处理，刃部硬度全部符合要求，柄部硬度为45～50HRC。
也有些生产单位在预热时柄部不入盐浴，高温加热也露柄，只是在出炉前浸柄，时间按柄直径1s/(3～4)mm估算，也能保证柄部硬度不高于60HRC。
四、W18Cr4V钢制直柄焊接立铣刀的热处理工艺
为了节约昂贵的高速钢，ϕ12mm以上规格的直柄立铣刀往往采用摩擦焊焊接。刃部为W18Cr4V钢，柄部为45钢的直柄立铣刀的热处理应注意以下几点：1）淬火夹具一定合适平整，变形要及时修整。
2）预热时柄部浸盐浴几秒钟提起，可减少高温加热氧化脱碳。
3）刃部淬火温度取中下限，以1270～1275℃为宜。
4）高温加热的盐浴液面应低于焊缝。
5）柄部淬火加热采用感应快速加热更好，淬火后可快速回火法，回火工艺为500～550℃×2min。
五、凸半圆铣刀的热处理工艺
凸半圆铣刀形状比较简单，铣刀厚度为凸半圆半径的2倍，要求较高的硬度和耐磨性。
W6Mo5Cr4V2钢制凸半圆铣刀的技术要求：硬度为64～66.5HRC，晶粒度为9.5～10.5级，允许过热1级。盐浴热处理选用专用淬火夹具（也可用钢丝拴绑）。500℃空气炉烘干，840～860℃预热，预热时间为加热时间的2倍，加热温度为1220～1230℃，冷却介质为中性盐浴，550℃×1h×3次回火。加热时间及装炉量见表3。
表3 凸半圆铣刀的加热时间及装炉量
六、凹半圆铣刀的热处理工艺
凹半圆铣刀尺寸比较简单，加热温度可以适当高些，要求较高的硬度与耐磨性。
W6Mo5Cr4V2钢制凹半圆铣刀的技术要求：硬度为64～66.5HRC，晶粒度为9.5～10.5级，允许过热1级。一般用盐浴热处理，制作专用淬火夹具（也可用钢丝拴绑）。于500℃左右的炉中烘干，840～860℃预热，预热时间为加热时间的2倍，加热时间及装炉量见表4。加热温度为1220～1230℃。冷却介质为中性盐浴，冷却时间同高温加热时间。
表4 凹半圆铣刀加热时间及装炉量
七、大直径齿条铣刀的热处理工艺
大直径齿条铣刀属非标准铣刀，用于大直径齿条的加工，要求较高的硬度及耐磨性。铣刀形状不太复杂。硬度要求W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2等通用高速钢为64～66.5HRC，W6Mo5Cr4V2Co5等高性能高速钢为66～67HRC。用W6Mo5Cr4V2钢制作的大直径齿条铣刀热处理工艺为：840～860℃预热，1220～1230℃加热，晶粒度控制在9.5～10.5级，550℃×1h×3次回火。其加热时间及装炉量见表5。
表5 大直径齿条铣刀加热时间及装炉量
八、模具铣刀的热处理工艺
近年来，由于干切削、硬切削、高速切削等先进制造技术进入到模具加工领域，使模具制造进入了一个全新的发展期。与原来的成形表面电火花加工工艺相比，由CNC机床的柔性、耐磨刀具材料及表面强化、新型刀具结构所构成的高切削系统，免去了电极的准备工序，可提高生产率30%～50%，并减少手工抛光工作量60%～100%，从而把整个模具的生产周期缩短了2/3，提高了竞争力。
GB/T 20773—2006《模具铣刀》中规定，模具铣刀采用W18Cr4V或同等性能的高速钢制造，硬度为63～66HRC。从近几年的市场调查分析，W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V等通用高速钢在模具铣刀板块中已失去竞争力，而代之以高性能高速钢、粉末高速钢、硬质合金及超硬材料。
（1）高性能高速钢
高性能高速钢是在通用高速钢成分基础上适当提高合金元素C和V含量，有些牌号加入Co、Al等合金元素，以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的热硬性比较高，625℃×4h后仍保持60HRC以上的高硬度，刀具寿命通常为通用高速钢的1.5～3倍。
高性能高速钢经适当的热处理后其硬度都能达到68HRC以上，但模具铣刀不可以用如此高的硬度，能达到高硬度和用不用高硬度是完全不同的两个问题。具体应根据铣刀的实际情况而定，超硬高速钢的硬度也不是越高越好，大多数情况下，硬度为66～67.5HRC比较符合客观实际。
（2）粉末高速钢
粉末高速钢是用细小的高速钢粉末在高温高压下直接压制而成的高速钢品种。
粉末高速钢完全克服了冶炼高速钢碳化物不均匀的弊端，不论其截面多大，碳化物都细小均匀，所以它比冶炼高速钢强度和韧性都高得多。
粉末高速钢有优良的力学性能，淬火晶粒度控制在10.5级较好，视不同刀具上下浮动半级，但千万不可盲目追求高硬度。大量的事实证明，高硬度并非高寿命，任何切削刀具对指定的加工对象，都有一个比较理想的硬度值。一般情况下，硬度应控制在66～67HRC。
摘要 T10钢车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的构造、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等构造要素。在切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度，韧性和抗氧化性，还需具有高的耐热性〔红硬性〕，即在高温下仍能保持足够硬度的性能。 [关键词] 切削耐磨高硬度红硬性 技术要求 高硬度，高耐磨性是刀具最重要的使用性能之一，假设没有足够的高的硬度是不能进展切削加工的。否那么，在应力作用下，工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性那么是保证和进步工具寿命的必要性，除了以上要求红硬性及一定的强度和韧性。 在化学成分上，为了使工具钢尤其是刃具钢具有较高的硬度，通常都使其含有较高的的碳〔W〔C〕=0.65%~1.55%〕，以保证淬火后获得高碳马氏体，从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少防止工具
损坏是有利的。大量的含碳质量分数又可进步耐磨性，碳素工具钢的理想淬火组织应该是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物，工具钢在热处理前都应进展球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状且分布均匀。 工作条件及性能要求 刃具在切削过程中，刀刃与工件外表金属互相作用，使切削产生变形与断裂，并从工件整体剥离下来。故刀刃本身承受弯曲、改变、剪切应力和冲击、振动等负载荷作用。由于切削层金属的变形及刃具与工件、切削的摩擦产生大量的摩擦热，均使刃具温度升高。切屑速度越快，那么刃具的温度越高，有时刀刃温度可达600℃左右。 失效形式及使用性能 刀刃是的失效形式有很多种，磨损是刀具失效的主要原因之一，如崩刃，折断和断裂等等。 〔1〕为了保证刃具的使用寿命，应要求有足够的耐磨性。高的耐磨性不仅决定于高硬度，同时也取决于钢的组织。在马氏体基体上分布着弥散的碳化物，尤其是各种合金碳化物能有效地进步刃具钢的耐磨才能。 〔2〕为了保证刀刃能进入工件并防止卷刀，必须使刃具具有高于被切削材料的硬度〔一般应在60HRC以上，加工软材料时可取45~55HRC〕，故工具钢应是以高碳马氏体为基体组织。 〔3〕由于在各种形式的切削过程中，工具承受冲击，振动等作用，应当要求刀
钢的五种热处理工艺 热处理工艺——外表淬火、退火、正火、回火、调质工艺： 1、把金属材料加热到相变温度〔700度〕以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度〔800度〕以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度〔800度〕以上，保温一段时间后再在特定介质中〔水或油〕 快速冷却叫淬火。 ◆外表淬火 •钢的外表淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的外表层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，外表层还不断地被磨损，因此对一些零件外表层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有外表强化才能满足上述要求。由于外表淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，外表淬火主要有感应加热外表淬火、火焰加热外表淬火、电接触加热外表淬火等。
感应外表淬火后的性能: 1.外表硬度：经高、中频感应加热外表淬火的工件，其外表硬度往往比普 通淬火高2～3 单位〔HRC〕。 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬 层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比拟高，外表的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频外表淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。 对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ＝〔10～20〕％D。较为适宜，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢那么是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 •退火的目的
铣刀加工工艺 班学号： 铣刀规格：尺寸Φ100×55 内圆Φ40 齿高30 六齿 选材：W18Cr4V 锻造毛坯 W18Cr4V钢的化学成分 元素C Cr W Mo V 重量百分比0.7%～0.8% 3.8%～4.4%17.5%～19%0.3% 1.0%～1.4% 加工流程：下料（铸钢）－锻造－退火－机械加工－淬火－回火－喷砂－ 磨加工－成品 1、下料：铸件毛坯Φ121×61 平衡组织：莱氏体＋P＋Fe3C 2、锻造： 高速钢加热时很轻易发生过烧，接近此温度范围的锻造很轻易出现碎裂，应严格控制其加热温度。 1.锻造温度范围 W18Cr4V属于高合金钢，其特点是升温速度慢, 锻造温度范围窄。始 锻温度为1100～1150℃，终锻温度为900～950℃。 2.加热时间的确定 W18Cr4V钢的导热性差，一般需分段加热。低温段加热温度为800～900℃，加热时间一般按1min/mm计算。高温时快速加热，加热时间一般按 0.5min/mm计算。加热时，为了防止过热或过烧，要严格控制上限温度。 同时，炉内的坯料要装炉适量，还要不停地翻转，以使其内外温度均匀。 锻后缓冷－空冷可获得马氏体以免裂纹产生。 组织：S＋K（均匀） 3、退火 锻件冷却后应立即进行退火，以消除内应 力、降低硬度以利于切削加工，同时也为了以 后的淬火准备较好的原始显微组织。
等温退火：860—880℃保温后，迅速冷却到740—750℃等温退火。
组织为索氏体及粒状碳化物，硬度为207—255HBS 或退火调质硬度－HRC26～32 齿面光洁度更好 4、机械加工 车外圆、内孔及端面（粗车—精车—精铣）——线切割刀片槽——钻孔——攻螺纹 5、淬火 1、预热 由于高速钢含有多量的合金元素,因此导热性较差,塑性较低. 在淬火加热中,为了减少刀具的变形开裂,必须经过一次二次预热.预热温度一般选择在略高于AC1点(约785℃左右)的范围（800~860℃） 2、温度及淬火介质选择 W18Cr4V 钢淬透性好，多采用油冷。对于形状复杂、要求小变形的盘形齿轮铣刀，先将其淬入580 ～ 620℃的中性盐浴中分级均温，然后再空冷，可防止变形、开裂。淬火温度1270℃左右，过高温度会使奥氏体晶粒长大，残余奥氏体随之增多。 组织为：马氏体和大量残余奥氏体 6、回火 为了减少残余奥氏体，稳定组织，消除应力，提高红硬性，高速钢W18Cr4V 要在550℃～ 570℃进行三次回火。第一次回火后，残余奥氏体量由30％降为15％左右，第二次回火后还有5％～ 7％，第三次回火后残余奥氏体减少为1％～ 2％。每次回火可消除前次回火时产生的内应力，W18Cr4V 钢淬火加三次回火后组织为回火马氏体+ 碳化物+ 少量残余奥氏体。随回火温度提高，钢的硬度开始呈下降趋势，大于300℃后，硬度反而随温度升高而提高，在570℃左右达到最高值。这是因为温度升高，马氏体中析出了细小弥散的特殊碳化物W2C、VC 等，造成了第二相的弥散强化效应。由于部分碳及合金元素从残余奥氏体中析出，M 点升高，钢在回火冷时，部分残余奥氏体转变为马氏体，发生了“二次淬火”使硬度升高。 组织：回火马氏体、粒状合金碳化物及少量残余奥氏体， 硬度：63—64HRC。 热处理工艺曲线：
攀枝花学院本科课程设计（论文） [T10钢车刀热处理工艺设计] 学生姓名：冯康 学生学号： 201311102014 院（系）：材料学院 年级专业：2013级材料成型及控制工程1班 指导教师：孙青竹副教授 二〇一六年六月
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
攀枝花学院本科课程设计（论文）摘要 摘要 本课程主要设计T10钢用来制造车刀的主要热处理设计流程，包括车刀工作条件及失效形式分析。刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度，韧性和抗氧化性，还需具有高的耐热性（红硬性），即在高温下仍能保持足够硬度的性能。 具体工艺流程以及热处理工艺流程包括预备热处理是球化退火：加热至750℃→最终热处理是淬火：加热至790℃→水冷；回火：低温回火150℃→空冷。 关键词：耐磨高硬度红硬性热处理
攀枝花学院本科课程设计（论文）目录 目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2设计的技术要求 (1) 2、设计方案 (2) 2.1 变速箱设计的分析 (2) 2.1.1工作条件及性能要求 (2) 2.1.2失效形式及使用性能 (2) 2.2钢种材料 (2) 3、设计说明 (4) 3.1加工工艺流程 (4) 3.2具体热处理工艺 (4) 3.2.1预备热处理工艺 (4) 3.2.2最终热处理 (5) 4、质量检测 (7) 5、缺陷与分析 (8) 6、结束语 (9) 7、热处理工艺卡 (10) 参考文献 (11)
1 设计任务 1.1设计任务 T10钢车刀热处理工艺设计。 1.2设计的技术要求 高硬度，高耐磨性是刀具最重要的使用性能之一，若没有足够的高的硬度是不能进行切削加工的。否则，在应力作用下，工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性则是保证和提高工具寿命的必要性，除了以上要求红硬性及一定的强度和韧性。 在化学成分上，为了使工具钢尤其是刃具钢具有较高的硬度，通常都使其含有较高的的碳（W（C）=0.65%~1.55%），以保证淬火后获得高碳马氏体，从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少防止工具损坏是有利的。大量的含碳质量分数又可提高耐磨性，碳素工具钢的理想淬火组织应该是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物，工具钢在热处理前都应进行球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状且分布均匀。
各类钢制铣刀的热处理工艺 一、W6Mo5Cr4V2钢制中齿锯片铣刀的热处理工艺 W6Mo5Cr4V2钢制中齿锯片铣刀的技术要求：铣刀厚度≤1mm时，硬度为62～65HRC；厚度＞1mm时，硬度为63～66.5HRC。不允许过热，表面脱碳层厚度≤0.03mm。铣刀直径≤100mm时，平面度误差≤0.12mm；直径＞100mm时，平面度误差≤0.15mm。 盐浴热处理工艺如下：500～550℃×2h空气炉去应力退火，850～870℃预热，预热时间为加热时间的两倍。1205～1215℃加热，加热时间及装炉量见表1，480～560℃分级冷却后进行260～280℃×1～2h等温，然后550℃×1h×4次夹直回火。 表1 中齿锯片铣刀的加热时间及装炉量 注：淬火晶粒度为10～11级，第一次回火工艺为380℃×4h，后三次回火工艺为550℃×1h。 二、W6Mo5Cr4V2钢制直齿三面刃铣刀的热处理工艺 W6Mo5Cr4V2钢制直齿三面刃铣刀的技术要求：硬度要求≥64HRC，允许过热1级。由于刀具三面参与切削，所以对硬度、热硬性、耐磨性要求较高，热处理工艺也较严格。 盐浴热处理工艺如下：500～550℃空冷炉中烘干，850～870℃预热，预热时
间为加热时间的两倍。1220～1230℃加热，加热时间及装炉量见表2，480～560℃分级冷却后空冷，然后进行550℃×1h×3次回火。 表2 直齿三面刃铣刀的加热时间及装炉量 注：晶粒度为9.5～10.5级，为保证热处理后高硬度，应选用碳含量较高的钢制作。 三、W6Mo5Cr4V2Al钢制立铣刀的热处理工艺 立铣刀有直柄立铣刀、削平型直柄立铣刀、莫氏锥柄立铣刀、短莫氏锥柄立铣刀、7:24锥柄立铣刀。立铣刀用于以相应的夹头装夹于立式铣床或镗铣加工中心机床上进行平面铣削加工。立铣刀加工时以周刃切削为主。用W6Mo5Cr4V2Al 钢制作的立铣刀，使用寿命超过W2Mo9Cr4VCo8钢铣刀。 立铣刀的技术要求：直径≤6mm，刃部硬度为65～66HRC，柄部不低于30HRC；直径＞6mm，刃部硬度为66～67.5HRC，柄部硬度不低于30HRC。从实践中我们体会到使用淬火夹具有非常好的效果，一定要设计合适的夹具，因为它关系到热处理质量的稳定和柄部硬度的一致性。其热处理工艺为：500℃空气炉烘干，850～860℃连柄部一起入盐浴预热，1205～1215℃加热，淬火冷却介质为480～560℃的中性盐浴，分级后空冷至室温清洗；晶粒度控制在10～10.5级，注意碳化物的溶解程度；加热时柄部提出液面，冷却时全部入浴；550℃×1h×3次回火后检查硬度，视其硬度值做出是否要提高回火温度决定，总体来说要使第4次回火后硬度符合要求。 按上述工艺处理，刃部硬度全部符合要求，柄部硬度为45～50HRC。
钢的热处理基本工艺有：退火、正火、淬火和回火。 1.退火——加热到一定温度，经保温后随炉冷却。 2.正火——加热到一定温度，经保温后在空气中冷却。 3.淬火——加热到临界温度以上的某一温度，经保温后以快速冷却（即大于临界冷却速 度）。 4.回火——将淬火后的工件重新加热到临界点以下的某一温度，经长时期保温后缓慢冷 却。可分为： ?①低温回火（150～250℃）目的是消除和降低淬火钢的内应力及脆性，提高韧性， 使零件具有较高的硬度（58～64HRC）。 ?主要用于各种工、量、模具及滚动轴承等，如用T12钢制造的锯条、锉刀等，一般 都采用淬火后低温回火。 ?②中温回火（350～500℃）中温回火后工件的硬度有所降低，但可使钢获得较高的 弹性极限和强度（35～45HRC）。主要用于各种弹簧的热处理。 ?③高温回火（500～650℃）通常将钢件淬火后加高温回火，称为调质处理。经调质 处理后的零件，既具有一定的强度、硬度，又具有一定的塑性和韧性，即综合力学性能较好（25～35HRC）。主要用于轴、齿轮、连杆等重要结构零件。如各类轴、齿轮、连杆等采用中碳钢制造，经淬火+高温回火后，即可达到使用性能的要求。 ?一般随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑性韧性上升。 型（芯）砂——芯砂的性能要求比普通型砂的综合性能要高。 1)分型面的确定分型面是指上、下砂型的接触表面。 2)分型面确定的原则： ?①分型面应选择在模样的最大截面处； ?②应使铸件上的重要加工面朝下或处于垂直位置； ?③应使铸件的全部或大部分在同一砂箱内，以减少错箱和提高铸件精度。 典型浇注系统一般包括：外浇口、直浇道、横浇道和内浇道等 冒口：主要起补缩作用。同时还兼有排气、浮渣及观察金属液体的流动情况等。一般安放在壁厚顶部。 四、熔炼设备 ?铸铁——冲天炉； ?铸钢——电弧炉； ?有色金属——坩埚炉。 离心铸造是在离心力的作用下,所以组织致密,无缩孔、气孔、渣眼等缺陷，因此力学性能较好。铸造空心旋转体铸件不需要型芯和浇注系统，铸件不需要冒口补缩，省工省料、生产率高、质量好、成本低。 型芯的主要作用是形成铸件的内腔 合适的浇注温度应根据铸造合金种类、铸件的大小及形状等确定。 通过压加工或锻造后，其内部的缺陷，如微裂纹、气孔、缩松等缺陷得到压合，使其结构致
W18Cr4V钢制三面刃铣刀的分级淬火工艺 三面刃铣刀是机械行业广泛使用的普通刀具，要求具有高的硬度和热硬性，由于刀体大、形状较复杂，淬火时易开裂。而采用多次预热和多次分级淬火，并及时回火，能减少刀具开裂倾向。其热处理工艺简介如下： （1）预热 预热主要是为了消除应力，以减少变形和开裂，缩短高温加热时间。第一次预热在井式炉中进行，预热时间按1.5～2.0min/mm计算；第二次预热在中温盐浴炉中进行，预热时间为高温加热2倍，预热温度为840～860℃。 （2）加热 加热在高温盐浴炉中进行，加热温度为1270～1280℃，淬火高温加热应使碳化物溶解适当，使奥氏体中有足够的碳含量与合金元素含量，以保证高的热硬性。同时，还应留有一定数量的未溶碳化物。这样一方面增加刀具的耐磨性，另一方面阻止晶粒长大，防止过热。由于三面刃铣刀截面变化大，有尖角，有键槽，且原材料存在着严重的碳化物偏析，所以加热温度不宜太高，一般取中上限温度较好。淬火温度根据同炉号同规格试样的晶粒度确定，加热时间按10～15s/mm计算。 （3）冷却 三面刃铣刀高温加热后不宜用油冷，大部分生产单位用一次分级
淬火工艺，即480～560℃×10～15s/mm中性盐浴分级冷却后空冷。而有些生产单位采用两次分级冷却法，即在上述第一次分级冷却后，马上转入250～280℃空气炉中进行第二次分级冷却，分级冷却时间约为第一次分级冷却时间的1.5～2倍，出炉后空冷。空冷至约70℃（即不带手套能短时间抓住工件），及时回火。第二次分级冷却能进一步减少热应力和组织应力，减少变形和开裂倾向，特别适用于形状复杂、材质差的大型刀具。 W18Cr4V钢三面刃铣刀的晶粒度控制在9.5～10级较好。 （4）回火 从马氏体内析出弥散的碳化物，提高了马氏体硬度，残留奥氏体在回火过程中转变成马氏体，同时析出碳化物，使得回火后硬度比淬火后硬度提高2～4HRC；通过550～560℃×1h×3次硝盐浴回火，应力得以消除，综合力学性能提高，尺寸趋于稳定。 高速钢刀具回火是提高其性能的重要环节，关键是保证回火温度的准确性及每次回火冷至室温才能进行后序操作。 三面刃铣刀的硬度不能太低，根据作者的实践经验，最好把硬度控制在65～66HRC。GB/T 9943—2008《高速工具钢》将W18Cr4V钢中碳的质量分数由原来的0.70%～0.80%提高到0.73%～0.83%，为提高W18Cr4V钢刀具硬度创造了条件。
钢的五种热处理工艺 热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺： 1、把金属材料加热到相变温度700度以下,保温一段时间后再在空气中冷却叫回火. 2、把金属材料加热到相变温度800度以上,保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火. 3、把金属材料加热到相变温度800度以上,保温一段时间后再在特定介质中水或油 快速冷却叫淬火. ◆表面淬火 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下,它的表面层承受着比心部更高的应力.在受摩擦的场合,表面层还不断地 被磨损,因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求,只有表面强化才能满足上述要求.由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点,因此在生产中应用极为广泛. 根据供热方式不同,表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等.
感应表面淬火后的性能: 1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件,其表面硬度往往 比普通淬火高 2～3 单位HRC. 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高.这主要是由于 淬硬层马氏体晶粒细小,碳化物弥散度高,以及硬度比较高,表面的高的压应力等综合的结果. 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高,缺口敏感性下 降.对同样材料的工件,硬化层深度在一定范围内,随硬化层深度增加而疲劳强度增加,但硬化层深度过深时表层是压应力,因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降,并使工件脆性增加. 一般硬化层深δ＝10～20％D.较为合适,其中D.为工件的有效直 径. ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺.退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体.总之退火组织是接近平衡状态的组织. 退火的目的 ①降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工.
各类钢车刀热处理工艺 一、高速钢车刀的轧热淬火工艺 形状简单的高速钢车刀可利用轧制余热进行淬火，即轧热淬火，除了能保证刀具标准所要求的热硬性外，切削寿命也有较大的提高，还可以省去耗电量很大的盐浴炉淬火生产线，从而带来可观的经济效益。W6Mo5Cr4V2钢1220℃轧制（250mm轧机，50r/min），轧后趁热淬火，变形量增大时，硬度升高，30%形变时硬度最高能达67～68HRC，随形变增大硬度下降，50%～60%形变时，热硬性64HRC以上，从表1可以看出，不同热处理工艺参数对比，轧热淬火寿命最高。 表1 高速钢车刀切削寿命对比数据 二、消除W6Mo5Cr4V2钢制车刀萘状断口的热处理工艺 由于工作疏忽大意造成数百件断面尺寸为12mm×12mm的方形W6Mo5Cr4V2钢车刀产生萘状断口，是报废还是挽救？人们选择后者，采用二退二淬处理工艺，消除了萘状断口。 1）一退一淬。850～870℃×4～5h，炉冷至500℃出炉空冷（随锻件一起退火）。1225～1230℃×4min油淬，晶粒度为9～9.5级，550℃
×1h×3次回火后硬度为65.5～66HRC。 2）二退二淬。850～870℃×4～5h，炉冷至500℃出炉空冷，退火后硬度为220HBW。1220～1225℃×4min油淬，晶粒度为9～9.5级，550℃×1h×3次回火后硬度为65.5～66HRC。断口正常，呈细陶瓷状。 经消除萘状断口热处理的12方车刀做600℃×4h热硬性试验，硬度为62.5～62.7HRC，做切削试验仍达到一等品水平。 经试验证实，高速钢产生萘状断口可以通过锻造、多次重复退火或稳定化处理加以消除。 三、W4Mo3Cr4VSi钢制车刀的热处理工艺 W4Mo3Cr4VSi钢属低合金高速钢，是过热敏感性不强的钢种，晶粒度即使达到8级，也不一定过热。 W4Mo3Cr4VSi钢制车刀的预热仍按常规进行，先在500℃左右的井式炉中烘干水分，然后转到860～880℃盐浴炉中，预热时间为加热时间的两倍。1190～1200℃加热，晶粒度控制在8～8.5级。不容易变形的车刀采用分级冷却；易变形的车刀采用分级等温，即500℃分级冷却后，再在260～280℃的硝盐浴中等温1h。 对弯曲的车刀在回火前要进行冷矫直，采用夹直回火。断面尺寸为8mm×8mm以下的只允许过热1～2级，断面尺寸为8mm×8mm 以上的允许过热3～4级。直线度按规定验收，硬度≥64HRC为合格。 四、25.W18Cr4V钢制车刀的高频感应热处理新工艺 W18Cr4V钢制车刀一般在盐浴炉中加热淬火，但有的生产单位是
各类钢制车刀的热处理工艺 一、W2Mo9Cr4VCo8钢制车刀的热处理工艺 金属切削机床的种类很多，但在机械制造业中，车床要占全部切削机床的50%～60%。车刀不仅种类很多，而且工作条件各异，有重切削、断续切削、高速切削等许多作业条件，加上难切削材料增多，这就要求车刀必须具备很好的耐磨性和较高的热硬性。 一般情况下，由于W2Mo9Cr4VCo8钢太昂贵，主要用来制作高精度的复杂刀具，但也有些厂家用W2Mo9Cr4VCo8钢制作车刀。热处理工艺简介如下：采用盐浴热处理。预热840～860℃×24～30s/mm；1175～1185℃×12～15s/mm加热；淬火冷却介质为中性盐浴，分级冷却时间同高温加热时间；淬火晶粒度控制在9.5～10级；如果车刀细长易变形，还应进行等温处理；510～530℃×1h×3次回火，硬度可达68～69HRC。如此高的硬度，脆性比较大，从机床上掉下来就可能折断。我们追求高硬度，但不唯高硬度，故使回火温度高过二次硬化峰，采用560℃三次或四次（等温需四次）回火，可使硬度降至66.5～67.5HRC。 二、W6Mo5Cr4V2Co5钢制车刀的热处理工艺 旧标准GB/T 9943—1988《高速工具钢》规定，W6Mo5Cr4V2Co5钢中碳的质量分数为0.80%～0.90%，如果碳的质量分数为0.80%～0.86%，就很难使其制造的刀具硬度≥66HRC，失去了高性能高速钢的实际意义，Co的加入也就不能体现其优越性。现行标准GB/T 9943—2008《高速工具钢》参照国际先进标准，将W6Mo5Cr4V2Co5钢中碳的质量分数提到0.87%～0.95%，以确保W6Mo5Cr4V2Co5钢刀具的硬度、耐磨性及热硬性。W6Mo5Cr4V2Co5钢制车刀的热处理工艺如下：
机械加工中常用金属材料的工艺性能与热处理 武昌造船厂 陈德年 一、 常见金属材料的性能 金属材料在机械制造和造船工业中占有相当大的部分，在船舶中可达90%以上。充分了解和掌握金属材料的性能，充分发挥材料的潜力，合理使用金属材料。提高产品质量。 优良的机械性能 金属材料具有性能 优良的工艺性能 优良的物理性能 这些性能的优劣取决于金属材料的成分和内部组织结构。而利用热处理改善金属材料的组织结构满足一定的性能要求。值此科学地处理好金属材料的性能，内部结构与热处理相关联的问题就具有极大的意义。 1、金属材料的机械性能 机械性能：是指金属材料在外力作用下表现的抵抗能力。它包括：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。 金属材料所制零件在加工和使用过程中根据载荷性质的不同有静载荷，冲击载荷、交变载荷。而根据载荷对金属材料的作用方式不同，又可分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等。 在工程设计上材料的机械性能数据一般是以该材料制成的试样进行机械性能试验测得的，以表明材料的性能高低。材料的强度与塑性一般都是通过静拉伸试验测得。 L 0=10d 0 L 0=5d 0 d 0=10mm D=20mm h=15mm 拉伸试样 —— 拉伸后试样——
缓缓地在试样两端施加拉力，随着轴向拉力的增加、试样不断地弹性伸长过渡到塑性伸长直到断裂。这样得到如图所示的外力——变形量曲线，使之反映材料的性能（强 度与型性），将载荷值除以试样的载面积，即采用 强度：金属材料对外力作用所引起的变形或断裂的抵抗能力。 比例极限：oa 段是直线应力与应变成正比例，相对于a 点的应力为比例极限，在这范围内，材料处于弹性变形阶段。 弹性极限：ab 段还属于弹性变形阶段，变形的速度加快，应变与应力不再成正比例，上二者数值极为接近，实践中不将二者加以严格区分。 屈服极限（屈服强度）：过了b 点后材料进入塑性变形阶段，到了C 点曲线上出现了近于水平的线段，此时应力几乎没有变化或变化很小但变形却显著增加，好象材料屈服于载荷而自行伸长，这一现象称为屈服现象。出现屈服现象的应力称作屈服极限，以s σ表示。 如果没有明显的屈服现象当试样的残余变形量相当于试样原长的0.2%时的应力称作屈服极限并以2.0σ表示。 抗拉强度（强度极限）：当应力超过屈服点外力继续增加试样就不断增长，一直到试样产生明显的局部变形（即缩颈）时应力达到最大值，此时以后，试样截面积急剧缩小，直到试样断裂，所以抗拉强度是指试样承受拉力载荷时，在断裂前的最大应力。用b σ表示。 )(/20 MPa mm N F P s s =σ20 /mm N F P =σσ表示)(/20MPa mm N F P b b =σ拉伸曲线图