无径支罗钻热处理工艺

2013-08-28安徽嘉龙锋钢刀具有限公司243131赵步青

金属加工(热加工) 2013年3期

安徽嘉龙锋钢刀具有限公司（243131）赵步青

无径支罗钻如附图所示，它是由通用高速钢或低合金高速钢和65钢经摩擦焊而制成的特殊钻头，技术含量较高，热处理难度大，高速钢钻头a部位硬度要求56～61HRC；过渡区域b部位硬度不得高于钻尖硬度；其余及柄部硬度为30～45HRC。要求变形小，3个不同部位硬度值一步到位。现介绍笔者实施的热处理工艺，不妥之处请批评指正。

无径支罗钻示意图

1.摩擦焊件的退火

摩擦焊时产生高温，在焊缝两侧很小区域内产生较大温差，焊后若直接空冷，高速钢一侧将发生马氏体转变，65钢和未受热部分则为索氏体+珠光体组织，由于比体积的差异，将引起很大的组织应力，以致产生开裂。为此，焊后工件应立即放入650～730℃的炉中保温，待料罐装满后再保温1～2h，使之发生珠光体转变，然后直接升温至840～860℃×3～4h退火，炉冷至500℃以下出炉空冷。

如果无法实施上述工艺时，应将焊后保温温度调整至740～760℃，保温时间延长至2～3h，使焊缝两侧充分转变为珠光体+索氏体组织。炉冷至500℃以下出炉空冷至室温，然后再装炉退火。摩擦焊的退火温度应比高速钢锻件退火温度稍高一点，目的是强化扩散作用，提高焊缝强度。焊缝高速钢部分退火后硬度应＜255HBW。高速钢刀具摩擦焊后的质量检验按JB/T6567《刀具摩擦焊接质量要求和评定方法》执行。

值得注意的是，不少民营企业对焊后保温及退火不太重视，往往是刀具淬火开裂了才找原因，不进行全面分析，而是简单地归之于热处理工艺不合理，有失科学。

2.热处理工艺

（1）预热设计合适的淬火夹具，因65钢的淬透性较差，工件装夹不能太紧密，否则会影响淬火硬度；也不能太松散，一般以3～4mm间距较好。先入450℃左右的井式炉预热30min左右，然后移到800～815℃的中温炉预热，连同柄部全部入浴，预热时间原则上根据工件直径计算，但经实践验证，小于φ40mm的工件预热4～6min即可。

（2）加热将预热好的工件立即转入高温盐浴炉加热，加热温度视钻头刃尖用材而定：W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V钢为1170～1180℃，W4Mo3Cr4VSi、W3Mo2Cr4VSi钢1150～1155℃。高温加热时将柄部提出浴面，超过焊缝加热淬火。自真空高压气淬接柄刀具成功后，很少有人再怀疑超焊缝淬火会开裂。超焊缝淬火的理由是：改善焊接后的原始组织，考验了焊接质量，提高了焊缝的强度，节省了高速钢。该工艺高温加热温度较低，超焊缝加热没问题。

高温加热时间（严格地讲叫浸液时间）是从实践中摸索出的经验数值，直径在10～40mm的支罗钻，加热时间在40～60s之间选择，它属于不完全加热，有助于减少变形。

（3）冷却此工步为核心技术，采用非常规的特殊工艺，但能起到事半功倍的效果。在高温炉中快速加热后，迅速转移到800～810℃的盐浴中分级，分级时间同高温加热时间，分级时连同柄部全部入浴，应认真实施，分级温度和时间必须严格控制。800～810℃一次分级冷却后，立即转移到260～280℃硝盐中作第二次分级，分级时间同预热时间，即4～6min，得到马氏体和贝氏体的混合组织，支罗钻柄部硬度的控制关键在此。分级后出炉空冷。

处理后，高速钢刃部的淬火晶粒度为HSS钢12级，HSS-L钢为11～10.5级，刃尖硬度62～65HRC；65钢柄部的淬火后硬度为40～50HRC。

（4）回火工件冷却后不必清洗，置于专门的回火筐内，回火工艺为360～410℃×60～90min，回火后冷却至室温清洗干净，逐一检查弯曲状态，超过工艺规定者需校直。