超硬高速钢及普通高速钢丝锥的使用寿命
1 引言 表 普通高速钢和铝高速钢红硬性(HRC)
Ø6mm普通高速钢丝锥平均切削1,126个孔(5个丝锥分别为1,124、1,140、1,092、1,106、1,168) ，而铝高速钢丝锥平均切削1,400 个孔(5个丝锥分别为1,410、1,396、1,382、1,428、1,386) ，后者比前者切削寿命提高24%。这是因为铝高速钢中铝能提高钨、钼在钢中的溶解度，产生固溶强化，同时铝的化合物在钢中起“钉扎”作用。铝的加入增加了高速钢中碳化物的析出量，提高了钢的抗回火性和红硬性，故钢的常温、高温硬度和耐磨性均能提高，强度和韧度也都比较高。另外，铝的加入使刀具切削时不产生钢屑粘刀现象，从而提高了生产效率闭。 Ø8mm普通高速钢丝锥平均切削寿命为188 个孔(3个丝锥分别为196、180、188) ，钴高速钢丝锥切削寿命达到406个孔(3个丝锥分别为404、376、440)，是前者的2.16倍。切削完后观察发现前者刃部有磨损，后者基本没有磨损。因为高速钢中加入钴可以促进回火时从马氏体中析出钨、钼碳化物，提高弥散硬化效果，并提高热稳定性，故能提高常温、高温硬度及耐磨性。增加含钴量，同时还可以改善钢的导热性，降低刀具、工件间的摩擦因数。因此含钴高速钢与普通高速钢相比使用寿命大大提高了。 深冷处理前后组织与切削寿命比较 深冷处理前(即淬火＋三次回火)碳化物颗粒的平均直径约为1.4µm ，深冷处理后碳化物颗粒平均直径约为1.0µm ，颗粒直径大约下降30%，而且弥散均匀分布，析出的碳化物的颗粒明显增多。 Ø6mm高速钢丝锥深冷处理前平均加工45.2个孔(5个丝锥分别为45、38、50、45、48)，深冷处理后平均加工62.2个孔(5个丝锥分别为67、72、54、60、58)，寿命提高38%。Ø8mm丝锥在深冷前可加工27.8个孔(5个丝锥分别为20、26、30、28、30)，而深冷处理后为40.4孔，是前者的1.45倍，可见深冷处理能够较大地提高丝锥的切削寿命。 高速钢淬火后的组织为高碳高合金马氏体、未溶碳化物及大量的残余奥氏体，在560℃回火过程中马氏体中析出大量弥散细小的碳化物，回火冷却过程中部分残余奥氏体发生二次淬火，转变为(二次)马氏体，在第二次回火中又从马氏体中析出大量弥散细小的碳化物，同时残余奥氏体继续发生向马氏体的转变，这样经过三次回火后，残余奥氏体含量(体积分数)由25%～30%下降到1.5%，整个组织为回火马氏体基体上分布着大量弥散细小均匀的碳化物及极少量的残余奥氏体。 将淬火与三次回火的丝锥放到-196℃液氮中，碳原子扩散困难，升至室温过程中，碳原子扩散加快；回火马氏体中含碳量为0.2%～0.25%，铁素体含碳量低于0.008%。回火马氏体处于不稳定状态，仍处于一定的过饱和状态，进一步分解析出超微细碳化物，微细碳化物的析出阻止因温度上升而引起的组织长大和碳化物粗化，而残余奥氏体数量较少(约1.5%)，据研究深冷处理前后残余奥氏体量变化不大，因此可认为奥氏体在整个深冷过程中基本没有变化。这样深冷后的组织应为回火马氏体基体上分布着原来的碳化物(三次回火后析出的)和深冷后马氏体中析出的超微细碳化物，以及极少量的残余奥氏体。因为有超微细碳化物的弥散析出，导致硬度、强度、韧度、红硬性、耐磨性均相应得到提高。 4 经济效益对比 普通高速钢目前价格为4.8万元/t，铝高速钢价格为5.76万元/t，是前者的1.2倍，Ø6mm丝锥原材料成本为0.9元/支，产品售价为6.8元/支，使用铝高速钢材料，原材料的成本变为1.1元/支，其他生产流程一样，产品售价为7.0元/支，比前者高约3%，寿命提高24%，这样同样加工相同数量的螺纹孔，可以减少丝锥用量，节省换装时间，降低生产成本，提高经济效益。 普通高速钢丝锥进行深冷处理所需成本包括30L的液氮罐，一次可放Ø6 mm的丝锥200支，处理周期24h，一罐可用14d，共可处理2800支，液氮的成本为5 元/L，一罐150元，每支成本0.05元，考虑到其他成本，每支成本最多增加0.10元，即处理后售价提高不到1.5%，而使用寿命可提高38%～45%，具有很好的经济效益。 5 结论 铝高速钢红硬性比普通高速钢有显著提高，铝高速钢丝锥比普通高速钢丝锥使用寿命提高24%。 钴高速钢丝锥与普通高速钢丝锥相比使用寿命提高1倍以上。 对普通高速钢丝锥成品直接进行深冷处理，可提高丝锥的切削寿命，效果明显，易于操作，工艺简单可行，成本低。 上一页：总结丝锥加工的几个问题 下一页：内螺纹的冷挤压成形加工 |
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