制造hss金属切削刃具工艺中的几项令人纠结的问题.docVIP

HSS锻造、热处理、刃磨工艺中的诸多纠结问题 乔占琪 【摘要】 ：本文思索了普通熔炼HSS反复镦拔后碳化物不均度检测的难点、淬火分级冷却介质选择的困局、回火程度金相分析法的弊端、蒸汽处理出现Fe2O3锈迹的前因与后果、刃磨定“乾坤”的古往今来等让人纠结的诸多问题。 【关键词】 ：高速钢锻造；淬\回火；蒸汽处理；磨削 【正文】 ：一、HSS反复镦拔后碳化物不均度检测的难点 盘形铣刀和滚、插、剃齿刀对碳化物不均度的要求比普通熔炼钢轧材严格得多，为此要反复镦拔。 那么，如何检验反复镦拔后的锻造质量呢？通常是，在留出取样长度的特殊锻件一端，按原材料的复验方法取样，于1/4 D或齿根处垂直轴线方向观察碳化物分散程度。此检测法适用于经反复镦拔的锻件吗？ 好奇心驱使我们做了一次昂贵的实验，同一批原材料、不同镦拔次数的锻件，沿半径切出全轴向数毫米厚的试样，热酸浸后略微打磨。 让人纠结的结果如图一所示： “落料毛胚的长径比尽量接近、但又不可超过2.5—3”； “仅镦锻到锻件尺寸，碳化物堆积些许加重，故，宜改为镦拔一次后成型”； 镦锻时锻件两端面与锤头与砧铁间产生较大摩擦力，摩擦力向内部传递，影响范围迅速缩小，其状如锥，其深相当于滚刀台阶高度，这一付摩擦锥在反复镦拔中对碳化物条带形状的影响颇大； 锻件两端摩擦锥内金属的变形受到制约，所以，残留着碳化物条带竭力维持沿轴线分布的趋势； 紧靠两摩擦锥小端的金属在镦锻力的作用下沿径向向四周流动，碳化物条带随镦拔次数的增加，从顺轴线分布转变为两个波峰逐渐增高的波浪形。镦拔后碳化物条带的弯曲相当于被轧制成更细的棒料，即碳化物不均度得以改善。波浪形的条带使锻件的轴向和径向机械性能混淆； 拔长时喂铁量要小，摩擦锥应是扁的四棱锥，以利于轴向延展、抑制横向延展造成的“x”形端裂。 或许，进一步镦成盘、碗形刀具，两摩擦锥之间的剩余的金属被挤向外圆，合并上下波形为一个波形。 镦粗后横向一字型拔长再镦回，会使材料中心偏移（如1/4 D处），极不妥。 那么，如何切出检测试片？在哪个部位、从哪个方向评定碳化物分散度最合适？从图一可看出此难点无解！ 或许，网络有哪些信誉好的足球投注网站“正弦曲线”，把每种镦拔次数试片内波浪形流线简化为正弦曲线。再有哪些信誉好的足球投注网站“正弦曲线长度计算方法”，计算出正弦曲线长度。最后，依据落料体积（长度）和正弦曲线长度，估算出反复镦拔后相当于落料毛胚被轧成多细的棒料，对照标准再估算出碳化物不均度改善了几级，以此做为编制锻造工艺的依据。 接下来，由技师或大工匠掌控始锻温度、锤击轻重、镦和拔的尺寸、镦拔次数及终锻温度，足矣！ 切试片抽验，碳化物不均度评级无从下手，且费工、费料，不可取。 图一、反复镦拔次数对碳化物条带的影响 a.仅镦锻成锻件尺寸; b.镦拔1次；c.镦拔3次；d.镦拔5次；e.镦拔7次； 如何积累（充实）编制锻造工艺的依据呢？ 反复镦拔难免产生裂纹，尤以低倍组织中液析（可能，行业内称为碳化物剥落、有专业书译为多孔性）斑点较大时最严重，如有直径2mm的斑点会产生70%端裂。 端裂是随时被清除的。 内裂呢？锻件退火后借助机油，在滚圆留下的对称的上下两狭长平面上做内裂的超声波探测。对有内裂工件做标记、记录工艺和超声波波形特征。一直追踪到车端面和钻孔序，记录内裂实际特征。 能够降低损失吗？ 小的内裂，只要控制进给量，可在钻孔、镗空刀槽、甚至拉键槽时清除，虽费心、费工，但值得； 稍大的内裂，还可镦锻成相应的盘、碗型刀具，内裂是“干净”的，足够的锻比可使之焊合。不过，偶尔，成品内孔会有银亮的环线（似非裂纹）。虽不会100%成功，但也值得； 为数不多的无可救药的大内裂，可以解剖，记录落料尺寸\液析和碳化物不均度、镦拔工艺、碳化物条带波浪特征、关键部位的碳化物不均度，以积累工艺编制数据。 粉末冶金HSS没有碳化物不均问题，但，利用率最好更高些。 3D打印HSS刀具： 电子束快速成型必须用HSS丝材，漫长工艺流程所获得的丝材再被电子束以μm级的熔融薄层注在前一层的熔池中；激光增材使用技术成熟的粉末冶金那样的HSS粉末，但必须一薄层一薄层地铺→压实→熔焊成刀具。真空中μm级薄层堆积出的果真比空气中焊条包覆焊料的厚层HSS堆焊出刃具的组织和性能更佳？ 二、HSS分级冷却介质选择的困局；回火程度金相分析的弊端 1、HSS淬火分级冷却介质选择的困局 分级冷却是为了避免碳化物沿晶界析出和减小变形；为避免开裂，马氏体转变是出炉后在空气中缓慢进行的；弥散硬化是在回火中实现的。 既要避免碳化物沿晶界析出又要减小变形。选择比较合适的分级冷却介质；维持介质成分的稳定；维持最佳介质温度的稳定就成为热处理工作者的不懈追求。 或许，初始的冷却介质是油，刃具在油中的冷却速度因能避免碳化物析出而令人满意，成为其它冷却介质的比对物。“在油中冷却到