專利名稱：一種成品高速鋼刀具周期式深冷處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于金屬材料的熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及到鋼制刀具的熱處理，特別涉及到 用于成品高速鋼刀具的深冷處理工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，將深冷處理作為鋼制刀具熱處理的中間工序，需配合淬火和回火工藝進(jìn)行 ，現(xiàn)用于高速鋼刀具效果較好的深冷處理工藝為淬火后進(jìn)行一次回火，回火后進(jìn)行一次液 氮深冷處理，深冷時(shí)間按公式計(jì)算T=I+KD (式中T為深冷保持時(shí)間，I為相變?cè)杏冢琄 為與刀具工作部分截面尺寸有關(guān)的系數(shù)，D為刀具工作部分的有效截面尺寸)，液氮溫度為 -185 -196°C，然后再進(jìn)行一次低溫消應(yīng)力加熱處理，熱處理和深冷處理主要在刀具生產(chǎn)廠 家進(jìn)行。
現(xiàn)有高速鋼刀具深冷處理工藝存在的問題是沒有針對(duì)成品高速鋼刀具的深冷處理方法， 不能指導(dǎo)刀具使用廠家利用深冷處理提高刀具壽命。另外，現(xiàn)有深冷處理工藝采用1次長(zhǎng)時(shí) 間深冷，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低。此外，在升溫過程中沒有考慮刀具材料和環(huán)境溫度， 一律采用在 空氣中升溫，影響了深冷處理效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種針對(duì)成品高速鋼刀具的周期式深冷處理工藝，適合 刀具使用廠家利用深冷處理提高刀具使用壽命。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
對(duì)成品高速鋼刀具不再進(jìn)行淬火和回火處理，直接進(jìn)行深冷處理，即淬火+回火三次+深 冷處理，液氮溫度為-185 -196°C。采用液體法直浸式進(jìn)行深冷處理，深冷處理工藝過程如 下
(1 )對(duì)內(nèi)部金相組織符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的刀具進(jìn)行深冷處理。
(2) 深冷前對(duì)刀具進(jìn)行預(yù)冷處理。
(3) 刀具的周期式深冷處理，按如下工藝進(jìn)行將刀具浸入液氮中，保證刀具在深冷
處理過程中始終被液氮淹沒。每次深冷保持時(shí)間為1小時(shí)，根據(jù)不同材料選擇深冷循環(huán)次數(shù)(4) 刀具的升溫
每次深冷處理后，將刀具取出后回升溫度到室溫，根據(jù)刀具的材料選擇在空氣中或機(jī)油 中升溫。
(5) 刀具的消應(yīng)力加熱
深冷處理結(jié)束后，進(jìn)行一次l小時(shí)以上，IO(TC的低溫加熱處理來消除深冷處理后的殘余 應(yīng)力，可在沸水中進(jìn)行。
刀具主要指由W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V三種高速鋼制造。
本發(fā)明深冷處理工藝的益處是為成品高速鋼刀具的廠家提供了一種周期式循環(huán)深冷處理 工藝，解決了高速鋼刀具使用壽命低的問題。本發(fā)明不進(jìn)行淬火和回火處理，為廠家節(jié)約了 能源。本發(fā)明采用的周期式循環(huán)深冷處理時(shí)間明顯少于1次長(zhǎng)時(shí)間深冷處理，節(jié)約了時(shí)間， 提高了生產(chǎn)效率?？紤]了不同材料的升溫方法，穩(wěn)定了深冷效果。


附圖1為高速鋼刀具的周期式深冷工藝曲線。
附圖2為經(jīng)126(TC淬火+55(TC回火l次+l次12小時(shí)深冷后的W6Mo5Cr4V2高速鋼刀具內(nèi)部析 出碳化物分布狀態(tài)的透射電鏡暗場(chǎng)照片。
附圖3為本發(fā)明深冷工藝處理即126(TC淬火+55(TC回火3次+2次1小時(shí)周期循環(huán)深冷處理 后，W6Mo5Cr4V2高速鋼刀具內(nèi)部析出碳化物的分布狀態(tài)的透射電鏡暗場(chǎng)照片。圖3中可見， 碳化物顆粒數(shù)量增加，且更加彌散分布。
附圖4為經(jīng)126(TC淬火+55(TC回火l次+l次12小時(shí)深冷后的W6Mo5Cr4V2高速鋼刀具沖擊斷 口的掃描電鏡照片。
附圖5為本發(fā)明深冷工藝處理即126(TC淬火+55(TC回火3次+2次1小時(shí)周期循環(huán)深冷處理 后，W6Mo5Cr4V2高速鋼刀具沖擊斷口的掃描電鏡照片。圖5中可見，脆性裂紋數(shù)量更少，韌 窩數(shù)量增加且變小。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。
本發(fā)明適用于W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V三種高速鋼制造的成品刀具，在-185 -196°C的液氮中進(jìn)行直浸式深冷處理。深冷處理工藝過程如下 步驟l:深冷處理前的準(zhǔn)備
(1)刀具表面質(zhì)量檢査，去除油污和銹斑(2)刀具硬度測(cè)量，檢査是否符合供貨硬
4度要求(3)刀具內(nèi)部組織級(jí)別檢査，在可能的條件下要對(duì)成品刀具做奧氏體晶粒級(jí)別，碳 化物不均勻性級(jí)別以及表面脫碳層的金相檢査，如級(jí)別超差，深冷處理沒有效果。 步驟2深冷前刀具的預(yù)冷
將刀具放入干冰中30分鐘或?qū)⒌毒吒叨鹊? /3快速放入液氮中不做停留立即取出如此反 復(fù)2-3次，刀具預(yù)冷后立即放入液氮中。
步驟3周期式深冷處理 將刀具浸入液氮中，保證刀具在深冷處理過程中始終被液氮淹沒。每次深冷保持時(shí)間 為1小時(shí)，根據(jù)不同材料選擇深冷循環(huán)次數(shù)。W18Cr4V鋼刀具采用3次周期深冷，W6Mo5Cr4V2 和W9Mo3Cr4V鋼刀具采用2次周期深冷。操作時(shí)保證前一道深冷后刀具溫度完全恢復(fù)到室溫后 ，再進(jìn)行第2次或第3次深冷。
步驟4深冷后刀具的升溫
刀具深冷處理保溫階段完成后，要回升溫度到室溫，不同鋼種采用不同升溫方式。 W18Cr4V鋼刀具可放在20。C空氣中緩慢升溫，而W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V鋼刀具可入22。C的機(jī) 油中升溫。升溫過程中刀具不能濺到水。
步驟5刀具的低溫消應(yīng)力加熱 將溫度回升到室溫的刀具放入10(TC的沸水中加熱60-90分鐘(大型刀具取上限)消除 應(yīng)力，加熱結(jié)束后放在室溫中降溫。
步驟6刀具深冷后硬度測(cè)量 整個(gè)周期式深冷處理完成后，須在洛氏硬度計(jì)上測(cè)量刀具硬度值。如果深冷后硬度平 均值比深冷前提高1-2HRC，說明深冷操作正確。
深冷處理設(shè)備為一開口式100立升真空絕熱設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)為儲(chǔ)存介質(zhì)液態(tài)氮， 公升容積100ml，容器日蒸發(fā)率《3. 5%/天，容器封口真空度《6.67X10—3Pa，容器夾層靜 態(tài)漏放氣率《1.33X10—5PelL/s，絕熱方式高真空+多層多屏絕熱，最大承重《50Kg。
通過透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與目前的深冷處理工藝即淬火+l次回火+l次長(zhǎng)時(shí)間深冷 (圖2)比較，因?yàn)槎啻紊罾錇樘蓟镂龀鎏峁┝烁嗟南嘧凃?qū)動(dòng)力，經(jīng)本發(fā)明深冷工藝處 理后的成品W6Mo5Cr4V2高速鋼刀具在馬氏體板條內(nèi)析出更多納米尺度的M6C或MC型碳化物( 圖3)，而且尺寸更為細(xì)小。通過圖4和圖5中的掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與目前的深冷處 理工藝比較，經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的W6Mo5Cr4V2高速鋼刀具的沖擊斷口脆性裂紋數(shù)量更少， 韌窩數(shù)量增加且變小。本發(fā)明工藝根據(jù)刀具材料選擇升溫方式，使碳化物析出更加彌散，而
5且更穩(wěn)定，微觀組織更均勻(見圖2，圖3)。刀具切削加工的實(shí)際生產(chǎn)測(cè)量結(jié)果表明，與現(xiàn) 有深冷工藝相比，經(jīng)本發(fā)明工藝處理后，刀具硬度提高1-2HRC，沖擊韌性提高20%，耐磨性 提高15%。說明對(duì)于淬火+3次回火后的成品高速鋼刀具，本發(fā)明的短時(shí)間周期式深冷處理工 藝不但可行，而且深冷效果更好。
權(quán)利要求
1.一種成品高速鋼刀具周期式深冷處理工藝，其特征是對(duì)成品高速鋼刀具不再進(jìn)行淬火和回火處理，直接進(jìn)行深冷處理，即淬火+回火三次+深冷處理，液氮溫度為-185～-196℃；采用液體法直浸式進(jìn)行深冷處理，深冷處理工藝過程如下(1)對(duì)刀具進(jìn)行深冷處理；(2)深冷前對(duì)刀具進(jìn)行預(yù)冷處理；(3)刀具的周期式深冷處理，按如下工藝進(jìn)行將刀具浸入液氮中，保證刀具在深冷處理過程中始終被液氮淹沒；每次深冷保持時(shí)間為1小時(shí)，根據(jù)不同材料選擇深冷循環(huán)次數(shù)；(4)刀具的升溫每次深冷處理后，將工件取出后回升溫度到室溫，根據(jù)刀具的材料選擇在空氣中或機(jī)油中升溫；(5)刀具的消應(yīng)力加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種成品高速鋼刀具周期式深冷處理工藝， 其特征是刀具由W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V三種高速鋼制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種成品高速鋼刀具周期式深冷處理工藝，其 特征是W18Cr4V鋼刀具采用3次周期深冷，W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V鋼刀具采用2次周期深 冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種成品高速鋼刀具周期式深冷處理工藝，其 特征是在深冷后刀具的升溫時(shí)，W18Cr4V鋼刀具放在2(TC空氣中緩慢升溫，而W6Mo5Cr4V2 或W9Mo3Cr4V鋼刀具入22 °C的機(jī)油中升溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼制工件的深冷處理工藝，特別適用于刀具使用廠家提利用深冷處理方法提高成品高速鋼刀具的使用壽命。其特征是對(duì)成品高速鋼刀具不再進(jìn)行淬火和回火處理，直接進(jìn)行周期式循環(huán)深冷處理，采用液體法直浸式深冷，液氮溫度為-185～-196℃。根據(jù)不同材料選擇深冷循環(huán)次數(shù)。不同鋼種采用不同升溫方式。本發(fā)明深冷處理工藝的效果和益處是為使用成品刀具的廠家提供了一種周期式循環(huán)深冷處理工藝，解決了高速鋼刀具使用壽命低的問題。不進(jìn)行淬火和回火處理，為廠家節(jié)約了能源。采用的周期式循環(huán)深冷處理時(shí)間明顯少于一次長(zhǎng)時(shí)間深冷處理，節(jié)約了時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率?？紤]了不同材料的升溫方法，穩(wěn)定了深冷效果。
文檔編號(hào)C21D6/04GK101660031SQ20091030743
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者李士燕, 段春爭(zhēng), 王敏杰, 蔡玉俊 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)