不同热处理工艺对剃齿刀内孔变形的影响.doc

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1、不同热处理工艺对剃齿刀内孔变形的影响李金祥剃齿刀是一种高精度刀具，内孔尺寸公差仅为千分之八，超过此限的剃齿刀即为次品，甚至报废。过去生产的剃齿刀一般要在室温条件下长期停放（这种停放通常为常温时效），内孔尺寸会自动涨大。公差超过千分之八就会影响刀具精度，对使用非常不利。因此，控制剃齿刀内孔涨大是保证剃齿刀产品质量的重要技术课题。以前，剃齿刀制品是在盐浴炉中淬火和回火，其内孔变形不时出现超差，尺寸不够稳定。针对这些问题，我们对剃齿刀采用不同的热处理工艺进行淬火回火，比较其内孔变形情况，进而采取相应措施，减少产品的残次品率，取得了较好的效果。一、试验过程收集了

2、一批报废的剃齿刀，分别按不同的热处理工艺参数进行处理，然后再次测量孔径，分析测量结果，找出变形规律。1.热处理工艺产品：盘形剃齿刀，ф240钢种：W9设备：美国进口VFS高压真空淬火炉（6bar）（1）剃齿刀真空热处理的工艺曲线（图1）真空度温度℃0.1MPa时间min15℃/min800℃60’15℃/min15℃/min1000℃40′1220-1230℃40’6bar图110-5托（2）剃齿刀盐浴热处理的工艺曲线（见图2）1230℃温度15℃580~650℃850℃15’250~290℃2×15’60’时间（min）图22.回火工艺无论盐炉回火或电

3、炉回火，温度均选用560℃，每次回火时间为60min，回火次数4次，真空炉淬火的回火3次。3．时效工艺剃齿刀经淬火后，选取其中一部分进行时效处理，即在260－280℃的炉中保温24小时。4．常温时效将全部试验剃齿刀在常温下置放半年左右（此时可任意选定），然后量剃齿刀内孔的变化。测量结果如附表所示。整个试验分两批进行，一批剃齿刀用盐炉淬火，分别用盐炉和电炉回火，之后再进行时效处理；一批剃齿刀用真空炉淬火，分别用盐炉和电炉回火，之后再进行时效处理；分别比较内孔的变化。剃齿刀材料为W9（W9Mo3Cr4V）和M2（W6Mo5Cr4V2）。先比较盐炉淬火的剃齿刀

4、用盐炉、电炉回火后，内孔的改变情况。从附表中可看出，在同一钢种同一淬火方式下，盐炉回火者内孔改变较小。同时也可看出，同为盐炉回火，真空淬火剃齿刀的内孔改变值小于盐炉淬火剃齿刀。此外，还对真空淬火剃齿刀回火之后的时效处理效果进行了比较，结果表明，进行时效处理效果明显优于不进行时效处理。二、试验结果的分析与讨论一般工具、量具经过淬火回火处理后，马氏体、奥氏体为其基本的金相组织，它们均系不平衡的组织，在长时间置放过程中，往往要发生一定数量的转变，因此，一般工具、量具在常温时效后必然发生少许变形。工件热处理后的常温时效变形主要是由以下原因造成的：①马氏体的分解；

5、②残余奥氏体的转变；③内应力的松驰。马氏体分解后导致体积的收缩，反应在带孔刀具上，自然是孔径尺寸的缩小；奥氏体的转变则会导致体积的膨胀，反应在带孔刀具上，自然是孔径尺寸的涨大。内应力松弛所引起的变形方向是不固定的因为热处理时产生的拉应力、组织应力及孔加工时产生的磨削应力、研磨应力造成了工件内部复杂的应力状态，难以进行具体分析。马氏体分解和奥氏体转变所引起的变形方向是相反的，而一般工件这两种转变往往同时发生，因此，最后的变形结果便是这两种转变同时作用的结果，而最后的变形方向则取决于主要的转变形态。标准齿轮常温时效变形的内孔尺寸向缩小的方向变化，而高速钢类的

6、产品则不同，经过正常淬火后，奥氏体量高达20%以上，三次回火后，仍然有4%－5%的奥氏体不能完全转变，这些残留奥氏体转变时所引起的变形，必然使内孔尺寸增大。任何高速钢刀具，常温时效处理后均存在内孔尺寸涨大的问题，剃齿刀类产品的反应则更为突出。这是由于：①剃齿刀在内孔直径方向上的体积较一般刀具大，因此变形也大；②剃齿刀是一种高精度产品，内孔尺寸要求严格，公差仅为千分之八，矛盾容易暴露；③剃齿刀盐炉淬火冷却时，为防止产生裂纹，需经过等温处理（260℃，2小时），引起奥氏体的阵化稳定，这不但使残余奥氏体的数量增加，并在后续回火过程中也难以完全转变。可见等温处理

7、对减少内孔变形十分不利，真空淬火剃齿刀内孔变形优于盐浴淬火剃齿刀，原因即在于此。回火方式对剃齿刀内孔尺寸稳定性的影响十分明显，无论真空淬火还是盐浴淬火趋向均相同，即盐炉回火变形小，电炉回火变形大，且差别显著。我厂使用的电炉炉温分布极不均匀，保温时间又短，难以使高速钢刀具充分回火，而盐炉回火的情况则恰恰相反，因此，我厂生产的剃齿刀用电炉回火，内孔变形自然也就较大。为解决精密量具和精密工具常温时效所带来的各种变形，通常要进行尺寸稳定处理。所用方法即为时效处理，它可使未转变的残余奥氏体稳固，不再转变，从而保持尺寸的稳定。时效处理在本试验中取得了良好的效果（见附

8、表）。用真空淬火、电炉回火的剃齿刀内孔变形大于用真空淬火、盐炉回火的剃齿刀，但可