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2022-12-20

利用合金的超塑性现象控制拉刀的变形

利用合金的超塑性现象控制拉刀的变形 2011年12月04日 来源: 我厂是大型国有机械加工企业,各种类型的刀具以自己生产为主,同时也对外单位处理各类规格的刀具。在刀具的热处理方法及控制变形上,我们总结了一些经验,本文所讲的就是利用合金的超塑性现象来控制拉刀变形的方法,以供同行参考。1试验材料及方法1.1高速钢的特点高速钢的含碳量均在0.7~1.65%范围内,但每种钢的碳含量均限定在一个较窄的范围内,合金含量均在10~20%,同时还含有很多的碳化物形成元素。而高速钢的使用性能要求预处理组织的碳化物分布要均匀,这对后期热处理得到好的组织至关重要。通过锻造改变高速钢的原始组织,锻扎温度和锻造比对质量有直接影响。锻扎开始温度必须低于共晶莱氏体的熔点,以免使零件产生断裂。锻扎的终止温度不宜过高,否则易使晶粒粗大。为了破碎柱状晶网状碳化物,要求反复墩锻拔长,才能显著提高高速钢的质量。锻后退火的目的是降低硬度,便于加工。我厂生产的拉刀,所常用的材料为W18Cr4V、W6M5Cr4V2、W2Mo5Cr4VCo8及W9Cr4Cr2,技术要求硬度为HRC63~66,导向与柄部硬度要求HRC45~50,拉刀长度1200mm~1400mm,锯齿形拉刀全长直线度要求≤0.2mm,花键拉刀全长跳动量要求≤0.3mm。1.2拉刀淬火、回火工艺高速钢品种较多,在此仅对W18Cr4V钢举例,由于它含有较多量的铬(Cr)、钨(W)、钒(V)元素,其淬透性较好,含有较多量的W元素,红硬性也较好。拉刀的热处理对温度的选择极为苛刻,温度过高容易使拉刀过热、过烧造成报废,为了准确的选择加热温度,当试棒晶粒度相当于9号~10号时,再准确调整淬火温度为1270±5℃,高速钢拉刀淬火回火工艺曲线(如图1所示)。

图1 高速钢拉刀热处理工艺图

高速钢拉刀直接高温加热易形成较大的温差,产生很大的热应力,因此加热过程必须经过两个阶段的预热。淬火时预冷860℃左右,再在油中冷却至200℃左右取出。热处理过程中,由于合金元素含量较大,使“C”曲线右移很多,淬火时易形成大量的残余奥氏体。在淬火时奥氏体转变为马氏体时间内,塑性增加得最为显著(达20倍),在组织转变过程中,塑性的增加量是不均匀的,通常在相变开始时塑性增加的量最大,这时利用超塑现象解决拉刀的变形非常有效,既不需要采用分级淬火减少应力的方法进行处理,也无需采用回火后用压力压焖拉刀的方法进行校正,更不需要回火专用工装等繁琐的工序进行处理。利用材料的超速性现象解决拉刀的变形既简化了工艺,又省时省力。1.3利用合金超塑性的校直方法以锯齿拉刀为例,在油中冷却至200℃左右取出后。此时拉刀直线方向变形很大,有的拉刀弯曲度甚至超过30~40mm。将拉刀凹面朝下放在平台上,用双手向下压,感觉并不费力拉刀便很快向下延伸,当凹面与平台相接触时,将拉刀迅速与平台分开。如不及时分开,拉刀受热胀冷缩的影响,凹面会变成凸面。这种校直的方法既简便又快捷。校直示意图(如图2所示)。

图2 拉刀校直示意图

锯齿拉刀校正后,全长平行度为0.1~0.2mm,这样才能有效的保证加工余量,花键拉刀的校正方法同锯齿拉刀一样。在平台上不易看出零件的变形量时,可在工作台上用百分表分三段检测跳动量,跳动量大于0.3mm时,可将工作台两端的顶尖顶紧,并用手压在拉刀的凸面,或者用油棉纱对拉刀的凹面进行湿润,便可将拉刀校直。拉刀校直后,不可以平放,要将拉刀吊挂起来(当拉刀温度降低至70o~80o仍然容易校正)。拉刀回火时,合金碳化物从固溶体中弥散析出,使拉刀的硬度上升。同时,残余奥氏体在回火冷却时组织转变为二次马氏体也使硬度增高,所以不主张在回火期间做校正处理,原因是此时拉刀的塑性低,回火后二次硬化硬度高、脆性大,不宜校直,而利用合金的超塑性现象在相变过程中就很容易校直。对校正后的拉刀回火要在硝盐液体中吊挂,使拉刀受热均匀。第一次回火完后检测变形情况,下次回火可不做检测,直到回火完为止。2 结论30多年来,我厂在生产实践中不断总结摸索,利用合金的超塑性现象来控制各种刀具的变形,效果极佳,处理的拉刀无一例因淬火变形超差而报废。参考文献[1]崔昆.钢铁材料及有色金属材料〔M〕.北京:机械工业出版社,1981,(6)147~175.[2]夏新成.钢件淬火趁热校正原理和校正最佳时机〔J〕.《金属热处理》,1981,(1)24~27. (end)

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