粉末高速钢工具的真空热处理.docx

第25卷第4期2004年8月

国外金属热处理

GUOWAIJINSHURECHUI

Vol.25,No.4

Aug,2004

粉末高速钢工具的真空热处理

无锡冶金机械厂(无锡214151)李良福编译

推刀(例如用于变形整平活塞销内的孔或光整复杂形状的零件)的工作部分大多是用碳化物不均匀性高的BK钨钴类硬质合金和Cr12MoV钢制造的。但目前研制了用粉末冶金法制造的一系列牌号的高速钢(所谓粉末钢)。用这些钢可制造在薄截面内具有最佳硬度、耐磨性及韧性关系的用于表面塑性变形的复杂外形的工具。目前，已有现代化的真空淬火工艺，以及对各种工具如切削刀具和表面塑性变形用工具完成整个热处理周期的低能耗设备。利用这些工艺和设备，可根据工具的结构和用途，在一定

范围内改变其组织、硬度和耐热性。

加里宁格勒国立技术大学与“法开尔”公共设计局共同研究了通过由粉末高速钢(M6φ3-MI无钨高速钢和经济型合金化高速钢P6M5-II)在电炉内于非标准淬火加热及冷却的条件下进行真空热处理而获得高强度工具的可能性。在生产条件下研究和试验了凸模、推刀和滚轮，试验是在小批生产条件下加工韧性铬镍钢18XHBA和X21F7AH5T钢制零件的圆柱孔和六角孔。工具由φ16~20mm的棒料制成。工具淬火加热的设备、加热规范及冷却条件列于表1。

表1淬火加热的设备、加热规范及冷却条件

工具(钢)

炉子类型

真空度/Pa

加热温度/℃

介质

冷却温度/℃

速度/℃·-

六角推刀

CTB-2.4/15H2

10-1

1180~1200

真空

450

1-1.5

(P6M5-I)

CIOJI-1.6.1/12

10-20

1.050~1100

氩气

450

10~15

用于推削-整平的锥形辊

CHOJI-1,6,2,5.1

10

1.050~1100

油

20

150-200

(M603-MII)

/11M2

10

1.050~1100

液氮

-196

150-200

圆柱形凸模(M603-MII)

CTB-2.4/15M2

10-1

1180~1200

真空

450

1-1.5

根据炉子的技术特性选择淬火冷却规范。例如，在CIB型双罩式炉内，冷却在真空或氩介质中进行；而在实验室的低电耗CIOJI型井式炉和CHOJI型箱式炉内，冷却在真空油或液氮中(低温恒温器)进行。在所有情况下，工具均放置在炉内1Cr18Ni9Ti钢制造的器具内，就在此器具上进行冷却和后续的回火(T=250~375℃、回火1~2.5h)。热处理后获得的工具材料性能列于表2。

采用普通金相法、X射线结构分析法、断口组织观测法的研究结果表明，真空加热热处理之粉末高速钢刀具的使用特性得到明显改善。例如业已指出，真空内淬火并在氩气和液氮内冷却的2种牌号的马氏体基体钢内，细小弥散之点状碳化物的份额将增加，从而促使在加工韧性铬镍钢时工具的工作能力得以改善。与一般钢相比，由于粉末钢碳化物

不均匀性较小(见图1),故可消除在加工韧性钢时薄切削刃和成形刃的脆性破坏和崩刃。

在真空内淬火的粉末高速钢工具的试验结果列于表3内。业已确定，这种工具在耐磨性，以及崩刃和脆性破坏倾向方面，明显优于传统采用的Cr12Mo钢和Cr12V1钢制造的同样工具，尽管在变形推削和整平12XH3A,20X2H4BA,18XHBA等渗碳钢时还稍逊于钨钴类硬质合金制造的相同工具。

采用粉末钢并真空淬火到最大硬度，对实现表面塑性变形工序的工具最为适宜，因为这些工序不会伴随着其工作部分的显著发热。在这种条件下，不要求钢的高耐热性，而起决定作用的是得到足够的硬度和接触强度。所选取的M6φ3-MII和P6M5-Ⅱ钢的热处理规范，可保证它们在具有高冲击韧

性的同时得到最大的硬度和接触强度。

万方数据

第4期李良福：粉末高速钢工具的真空热处理·31·

表2热处理后获得的工具材料性能

刀具(钢)硬度相成分冲击韧性/J·cm-2抗弯强度/MPa

推刀(P6M5-)①

辊子(M603-MII)②凸模(M603-MII)

61~6463~6560~62

MoC.wC(Fe,Cr)?C a-相，马氏体MoC,WC(Fe,Cr)?Ca-相，马氏体

MoC,wC(Fe,Cr)?C?

-相，马氏体

38-40

44-45

51-58

2970~2900

3330-3400