熱處理工程師教你如何提高切削刀具的使用壽命
來(lái)源：新鄉(xiāng)市天馬工業(yè)爐有限公司 發(fā)布時(shí)間：2018-04-21 06:29 瀏覽次數(shù)：次
國(guó)產(chǎn)刀具和國(guó)外刀具相比，切削壽命有較大的差距，有人懷疑刀具材料不給力，不如國(guó)外好，于是從國(guó)外進(jìn)口M42、M35等高性能高速鋼甚至粉末高速鋼，但刀具質(zhì)量還是不如人家。行家們分析認(rèn)為是熱處理技不如人。以下就如何提高刀具壽命談點(diǎn)切身體會(huì)，僅供參考。
1. 重視碳化物的核心作用。 高速鋼熱處理搞來(lái)搞去都在做碳化物的轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)化工作。碳化物對(duì)高速鋼刀具來(lái)說(shuō)，它是一把雙刃劍，處理得好，它保證高速鋼有很高的硬度、耐磨性和紅硬性；處理不好導(dǎo)致過(guò)熱過(guò)燒，從而影響刀具壽命。為了提高高速鋼刀具壽命，就必須深入了解鋼中的碳化物，深刻認(rèn)識(shí)碳化物的生成與變化規(guī)律。我們要和碳化物作斗爭(zhēng)，使之向著有利于提高刀具壽命的方向發(fā)展。 最直觀的要檢查碳化物的不均勻度，通過(guò)壓力加工改善碳化物的形態(tài)與分布，淬火加熱關(guān)注碳化物的溶解度，檢查回火態(tài)碳化物的變化。
2.檢查晶粒度一定要看碳化物溶解度。 高速鋼晶粒度的檢查，歷來(lái)都作為檢查高速鋼淬火質(zhì)量的重要手段，有的甚至作為除測(cè)硬度外的唯一手段。晶粒度對(duì)于高速鋼刀具壽命到底有多大影響？國(guó)內(nèi)外同行看法不一甚至有較大的分歧。 前蘇聯(lián)對(duì)￠8mmP6M5（M2）鋼直鉆進(jìn)行了試驗(yàn)表明，晶粒度為9.5級(jí)時(shí)刀具有最佳的使用壽命（鉆孔數(shù)460個(gè)），晶粒度過(guò)細(xì)或過(guò)粗，鉆頭壽命都會(huì)降低。我們?cè)趧?chuàng)優(yōu)創(chuàng)國(guó)家品牌鉆頭活動(dòng)中，深有同感，但應(yīng)補(bǔ)充兩點(diǎn)：碳化物溶解要充分；熱處理后硬度>65HRC。 不同刀具對(duì)淬火奧氏體晶粒度和碳化物溶解程度的要求是不一樣，如齒輪滾刀晶粒度9級(jí)，車(chē)刀8級(jí)，碳化物溶解要充分，機(jī)用絲錐則要10.5號(hào)細(xì)晶粒，碳化物溶解一般即可。 晶粒度粗細(xì)充其量不過(guò)是反映淬火加熱溫度的高低，對(duì)要求高紅硬性的刀具，碳化物溶解程度比晶粒度更重要，所以爐前看金相時(shí)，一定要兩者兼顧，不可偏廢。
3.硬度問(wèn)題。 筆者在多篇論文中反復(fù)強(qiáng)調(diào)“硬度是表面現(xiàn)象，金相組織才是本質(zhì)”的基本觀點(diǎn)。對(duì)于高速鋼刀具而言，要取得>64HRC的高硬度只是舉手之勞，但要取得理想的金相組織可不是一件容易的事。比如M42之類(lèi)的超硬高速鋼，并非硬度越高越好，而是有一個(gè)比較適合的范圍。硬度太高，不光不會(huì)高壽命，反而會(huì)折壽。高速鋼刀具歷來(lái)不以硬度高低論英雄。對(duì)于具體鋼號(hào)制作的具體刀具在具體工作條件下，存在一個(gè)比較實(shí)用的硬度值，高了低了都不會(huì)高壽命。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，HSS鋼刀具硬度在65~66HRC；HSS-E鋼刀具66~67HRC；HSS-L鋼刀具不能因?yàn)槭堑秃辖鸲档陀捕?，也?yīng)該達(dá)到HSS鋼65~66HRC的水平。人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，高壽命的刀具一般都是高硬度，但高硬度者不一定高壽命。我們要在用足韌性的前提下，力求高硬度。
4.表面強(qiáng)化。 有人說(shuō)高速鋼刀具熱處理潛力控盡，應(yīng)該大做表面文章，此話有一定道理，但不太全面。 高速鋼刀具表面強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展非?？?，目前主要有蒸汽處理、氧氮化、TiN涂層、TiA1N涂層及多層復(fù)合涂等。它們對(duì)提高刀具壽命很有幫助。 表面強(qiáng)化有兩個(gè)問(wèn)題必須注意：即前處理一定要過(guò)硬，硬度偏低或過(guò)熱超標(biāo)之刀具，不管如何強(qiáng)化都不會(huì)有高壽命；表面強(qiáng)化一定要有針對(duì)性，以最終提高刀具壽命為衡量標(biāo)準(zhǔn)。
5.努力穩(wěn)定刀具壽命。 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)反饋表明，一個(gè)高質(zhì)量的刀具產(chǎn)品不僅平均壽命高，而且質(zhì)量穩(wěn)定，刀具壽命重復(fù)性好。我國(guó)相當(dāng)一部分工具廠刀具壽命低，不是每件產(chǎn)品的壽命都低，而是壽命相差懸殊，分散度太大，致使刀具平均壽命大大下降。國(guó)內(nèi)不少工具都曾做過(guò)這樣的試驗(yàn)：?jiǎn)渭啾?，?guó)內(nèi)刀具并不比國(guó)外差，但任取10件PK，國(guó)內(nèi)刀具總會(huì)有1~2件不盡人意。 產(chǎn)品質(zhì)量與刀具壽命穩(wěn)定與否是一個(gè)工廠的技術(shù)水平、管理水平等方面的綜合反映。要使刀具壽命高可不是一件容易的事，它是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從原材料把關(guān)、機(jī)械加工、熱處理、一直到產(chǎn)品的最后包裝出廠等各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須有一套嚴(yán)格的規(guī)章制度、正確的工藝文件、齊備的檢測(cè)手段和工作人員的良好素質(zhì)。 計(jì)算機(jī)在熱處理加熱爐上精密控溫及真空等先進(jìn)加熱設(shè)備的成功運(yùn)用，對(duì)穩(wěn)定和提高刀具產(chǎn)品質(zhì)量作出了積極貢獻(xiàn)，另外德國(guó)蔡司金相顯微鏡也為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量增加砝碼。 綜上所述，提高我國(guó)刀具壽命需要正能量，鋼廠要給力，機(jī)械加工要給力，但最要緊的還是熱處理同仁要爭(zhēng)氣。只要認(rèn)認(rèn)真真做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，我們一定能夠制造出高壽命的刀具，為中國(guó)成為世界機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)盡責(zé)盡力。
1. 重視碳化物的核心作用。 高速鋼熱處理搞來(lái)搞去都在做碳化物的轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)化工作。碳化物對(duì)高速鋼刀具來(lái)說(shuō)，它是一把雙刃劍，處理得好，它保證高速鋼有很高的硬度、耐磨性和紅硬性；處理不好導(dǎo)致過(guò)熱過(guò)燒，從而影響刀具壽命。為了提高高速鋼刀具壽命，就必須深入了解鋼中的碳化物，深刻認(rèn)識(shí)碳化物的生成與變化規(guī)律。我們要和碳化物作斗爭(zhēng)，使之向著有利于提高刀具壽命的方向發(fā)展。 最直觀的要檢查碳化物的不均勻度，通過(guò)壓力加工改善碳化物的形態(tài)與分布，淬火加熱關(guān)注碳化物的溶解度，檢查回火態(tài)碳化物的變化。
2.檢查晶粒度一定要看碳化物溶解度。 高速鋼晶粒度的檢查，歷來(lái)都作為檢查高速鋼淬火質(zhì)量的重要手段，有的甚至作為除測(cè)硬度外的唯一手段。晶粒度對(duì)于高速鋼刀具壽命到底有多大影響？國(guó)內(nèi)外同行看法不一甚至有較大的分歧。 前蘇聯(lián)對(duì)￠8mmP6M5（M2）鋼直鉆進(jìn)行了試驗(yàn)表明，晶粒度為9.5級(jí)時(shí)刀具有最佳的使用壽命（鉆孔數(shù)460個(gè)），晶粒度過(guò)細(xì)或過(guò)粗，鉆頭壽命都會(huì)降低。我們?cè)趧?chuàng)優(yōu)創(chuàng)國(guó)家品牌鉆頭活動(dòng)中，深有同感，但應(yīng)補(bǔ)充兩點(diǎn)：碳化物溶解要充分；熱處理后硬度>65HRC。 不同刀具對(duì)淬火奧氏體晶粒度和碳化物溶解程度的要求是不一樣，如齒輪滾刀晶粒度9級(jí)，車(chē)刀8級(jí)，碳化物溶解要充分，機(jī)用絲錐則要10.5號(hào)細(xì)晶粒，碳化物溶解一般即可。 晶粒度粗細(xì)充其量不過(guò)是反映淬火加熱溫度的高低，對(duì)要求高紅硬性的刀具，碳化物溶解程度比晶粒度更重要，所以爐前看金相時(shí)，一定要兩者兼顧，不可偏廢。
3.硬度問(wèn)題。 筆者在多篇論文中反復(fù)強(qiáng)調(diào)“硬度是表面現(xiàn)象，金相組織才是本質(zhì)”的基本觀點(diǎn)。對(duì)于高速鋼刀具而言，要取得>64HRC的高硬度只是舉手之勞，但要取得理想的金相組織可不是一件容易的事。比如M42之類(lèi)的超硬高速鋼，并非硬度越高越好，而是有一個(gè)比較適合的范圍。硬度太高，不光不會(huì)高壽命，反而會(huì)折壽。高速鋼刀具歷來(lái)不以硬度高低論英雄。對(duì)于具體鋼號(hào)制作的具體刀具在具體工作條件下，存在一個(gè)比較實(shí)用的硬度值，高了低了都不會(huì)高壽命。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，HSS鋼刀具硬度在65~66HRC；HSS-E鋼刀具66~67HRC；HSS-L鋼刀具不能因?yàn)槭堑秃辖鸲档陀捕?，也?yīng)該達(dá)到HSS鋼65~66HRC的水平。人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，高壽命的刀具一般都是高硬度，但高硬度者不一定高壽命。我們要在用足韌性的前提下，力求高硬度。
4.表面強(qiáng)化。 有人說(shuō)高速鋼刀具熱處理潛力控盡，應(yīng)該大做表面文章，此話有一定道理，但不太全面。 高速鋼刀具表面強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展非?？?，目前主要有蒸汽處理、氧氮化、TiN涂層、TiA1N涂層及多層復(fù)合涂等。它們對(duì)提高刀具壽命很有幫助。 表面強(qiáng)化有兩個(gè)問(wèn)題必須注意：即前處理一定要過(guò)硬，硬度偏低或過(guò)熱超標(biāo)之刀具，不管如何強(qiáng)化都不會(huì)有高壽命；表面強(qiáng)化一定要有針對(duì)性，以最終提高刀具壽命為衡量標(biāo)準(zhǔn)。
5.努力穩(wěn)定刀具壽命。 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)反饋表明，一個(gè)高質(zhì)量的刀具產(chǎn)品不僅平均壽命高，而且質(zhì)量穩(wěn)定，刀具壽命重復(fù)性好。我國(guó)相當(dāng)一部分工具廠刀具壽命低，不是每件產(chǎn)品的壽命都低，而是壽命相差懸殊，分散度太大，致使刀具平均壽命大大下降。國(guó)內(nèi)不少工具都曾做過(guò)這樣的試驗(yàn)：?jiǎn)渭啾?，?guó)內(nèi)刀具并不比國(guó)外差，但任取10件PK，國(guó)內(nèi)刀具總會(huì)有1~2件不盡人意。 產(chǎn)品質(zhì)量與刀具壽命穩(wěn)定與否是一個(gè)工廠的技術(shù)水平、管理水平等方面的綜合反映。要使刀具壽命高可不是一件容易的事，它是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從原材料把關(guān)、機(jī)械加工、熱處理、一直到產(chǎn)品的最后包裝出廠等各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須有一套嚴(yán)格的規(guī)章制度、正確的工藝文件、齊備的檢測(cè)手段和工作人員的良好素質(zhì)。 計(jì)算機(jī)在熱處理加熱爐上精密控溫及真空等先進(jìn)加熱設(shè)備的成功運(yùn)用，對(duì)穩(wěn)定和提高刀具產(chǎn)品質(zhì)量作出了積極貢獻(xiàn)，另外德國(guó)蔡司金相顯微鏡也為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量增加砝碼。 綜上所述，提高我國(guó)刀具壽命需要正能量，鋼廠要給力，機(jī)械加工要給力，但最要緊的還是熱處理同仁要爭(zhēng)氣。只要認(rèn)認(rèn)真真做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，我們一定能夠制造出高壽命的刀具，為中國(guó)成為世界機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)盡責(zé)盡力。
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