高速钢钻头微观组织和几何尺寸参数对使用寿命的影响

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1、摘要江苏天工集团是全国最大的高速钢和钻头生产基地，但其生产的钻头存在着寿命低，寿命分散性较大等问题。通过对江苏天工集团生产钻头的微观组织和几何尺寸进行对比和统计分析，发现高速钢微观组织和钻头的几何尺寸是高速钢钻头寿命的主要影响因素。采用金相显微镜、扫描电镜来观察微观组织，采用拉伸试验和硬度测试来评定力学性能，研究了添加稀土、热处理工艺对M2、M42高速钢的微观组织和力学性能的影响，通过数理统计方法来分析钻头几何尺寸对寿命的影响。研究了稀土处理对高速钢微观组织的影响，结果表明，稀土处理可以提高钢的纯

2、净度，使M2中0、S含量分别降低33％和43％：使M42中0、S含量分别降低27％。添加O．2％稀土可以改善钢的铸态组织，使M2高速钢中铸态组织中的莱氏体由原来的闭合、连续网状变为断开、不连续的半网状，莱氏体中的碳化物也由原来的棒条状变为鱼骨状；使M42钢中莱氏体网变得更薄，碳化物排列更加疏松。添加0．2％稀土可以使M2和M42锻打和轧制组织中的碳化物分布均匀，颗粒更加细小，使奥氏体晶粒更加细小均匀。添加0．2％的稀土可以使M2盘条面缩率从15．4％提高到18．8％，使M42盘条面缩率从9．1％提

3、高到16．4％。研究了热处理工艺(退火加热温度、退火保温时间、C曲线保温时间、爆水工艺和淬火温度)对高速钢组织和力学性能的影响。结果表明，M2较好的热处理工艺为880"(2保温2小时，炉冷至760℃保温5小时，爆水；淬火温度为1200"(2。M42较好的热处理工艺为890'12保温3小时，炉冷至700℃保温6小时，炉冷；淬火温度为1190℃。对大量钻头的几何尺寸和寿命数据进行了统计分析，并建立了相关模型。计算结果表明，对中5mm的钻头，当钻芯厚度控制在0．84mm～O．97mm之间、钻芯增量控制在

4、0．8～1．9(mm／lOOmm)之间和直径倒锥度控制3．0--5．6(mm／lOOmm)之间时，钻头寿命较好。经检验，寿命试验中长寿命钻头所占比例由56％提高到79％。试验表明，经过稀土处理，采用优化后的热处理工艺，并严格控制钻芯厚度、钻芯增量和直径倒锥度，钻头的寿命和可靠性均有显著的提高。关键词：高速钢、钻头、稀土、热处理、寿命分布、几何尺寸ABSTRACTJiangSuTianGongCo．Ltdisthelargestproductionbaseofhigh-speedsteel(HSS)

5、andtwistdrills．TheHSSdrillsproducedbyJiangSuTianGongCo．Ltdhavelowlongevityandreliability．Byanalysiscomparisonofmicrostroctureandgeometricaldimensionofthedrill，ItfoundthattheeffectofdrillslifeWasmicrostructureanddrill'sgeometricaldimension．Withthehelpo

6、fopticalmicroscopeandSEM，themicrostructure．Wasstudied，Tensiletestandhardness-testingWasusedtoappraisalthemechanicalproperty．Rare-earthtreatmentandheattreatingtechnology’SWaSstudied．Byusingmathematicalstatistics，geometricaldimension’seffecttothedrillli

7、feWasstudied．Rare-earthtreatment’Seffecttothehigh-speedsteelWaSstudied．Theexperimentresultshowedthatrare-earthCanpufffyhighspeedsteel．Itreduced【o】content33％inM2and27％inM42．Itreduced【S】43％inM2and27％inM42．AdditionO．2％rare—earthcanimprovethecaststructure

8、．ItmadetheclosedandcontinuousreticulareutecticcarbideinM2steelchangeintosemi-enclosedanddiscontinuousreticularItmadetherodscarbideinledeburitechangeintofishbonecarbide．Italsomadetheledeburitereticularmorethinandloose．ItCanmakethecarbideinmorph