超硬高速鋼及普通高速鋼絲錐的使用壽命
機用絲錐傳統用材料以W6Mo5Cr4V2高速鋼居多，這一類鋼具有良好的紅硬性和耐磨性。但隨著對新材料研究的深入，對刃具材料提出了更高的要求，希望刃具的常溫和高溫力學性能得到顯著提高。為此在普通高速鋼的基礎上通過調整其化學成分，添加其他合金元素，制造出性能更加優越的超硬高速鋼，如鈷高速鋼、鋁高速鋼在銑刀、鉆頭等方面得到了很好的應用，使用壽命成倍提高，但在絲錐上的應用研究較少。另外深冷處理亦對高速鋼刀具，如滾齒刀、銑刀、鉆頭等的使用壽命有不同程度的提高。因此作者研究了超硬高速鋼和普通高速鋼絲錐的使用壽命及深冷處理對普通高速鋼絲錐使用壽命影響。 表 普通高速鋼和鋁高速鋼紅硬性(HRC)
?6mm普通高速鋼絲錐平均切削1,126個孔(5個絲錐分別為1,124、1,140、1,092、1,106、1,168) ，而鋁高速鋼絲錐平均切削1,400 個孔(5個絲錐分別為1,410、1,396、1,382、1,428、1,386) ，后者比前者切削壽命提高24%。這是因為鋁高速鋼中鋁能提高鎢、鉬在鋼中的溶解度，產生固溶強化，同時鋁的化合物在鋼中起“釘扎”作用。鋁的加入增加了高速鋼中碳化物的析出量，提高了鋼的抗回火性和紅硬性，故鋼的常溫、高溫硬度和耐磨性均能提高，強度和韌度也都比較高。另外，鋁的加入使刀具切削時不產生鋼屑粘刀現象，從而提高了生產效率閉。 ?8mm普通高速鋼絲錐平均切削壽命為188 個孔(3個絲錐分別為196、180、188) ，鈷高速鋼絲錐切削壽命達到406個孔(3個絲錐分別為404、376、440)，是前者的2.16倍。切削完后觀察發現前者刃部有磨損，后者基本沒有磨損。因為高速鋼中加入鈷可以促進回火時從馬氏體中析出鎢、鉬碳化物，提高彌散硬化效果，并提高熱穩定性，故能提高常溫、高溫硬度及耐磨性。增加含鈷量，同時還可以改善鋼的導熱性，降低刀具、工件間的摩擦因數。因此含鈷高速鋼與普通高速鋼相比使用壽命大大提高了。 深冷處理前后組織與切削壽命比較 深冷處理前(即淬火＋三次回火)碳化物顆粒的平均直徑約為1.4μm ，深冷處理后碳化物顆粒平均直徑約為1.0μm ，顆粒直徑大約下降30%，而且彌散均勻分布，析出的碳化物的顆粒明顯增多。 ?6mm高速鋼絲錐深冷處理前平均加工45.2個孔(5個絲錐分別為45、38、50、45、48)，深冷處理后平均加工62.2個孔(5個絲錐分別為67、72、54、60、58)，壽命提高38%。?8mm絲錐在深冷前可加工27.8個孔(5個絲錐分別為20、26、30、28、30)，而深冷處理后為40.4孔，是前者的1.45倍，可見深冷處理能夠較大地提高絲錐的切削壽命。 高速鋼淬火后的組織為高碳高合金馬氏體、未溶碳化物及大量的殘余奧氏體，在560℃回火過程中馬氏體中析出大量彌散細小的碳化物，回火冷卻過程中部分殘余奧氏體發生二次淬火，轉變為(二次)馬氏體，在第二次回火中又從馬氏體中析出大量彌散細小的碳化物，同時殘余奧氏體繼續發生向馬氏體的轉變，這樣經過三次回火后，殘余奧氏體含量(體積分數)由25%～30%下降到1.5%，整個組織為回火馬氏體基體上分布著大量彌散細小均勻的碳化物及極少量的殘余奧氏體。 將淬火與三次回火的絲錐放到-196℃液氮中，碳原子擴散困難，升至室溫過程中，碳原子擴散加快；回火馬氏體中含碳量為0.2%～0.25%，鐵素體含碳量低于0.008%。回火馬氏體處于不穩定狀態，仍處于一定的過飽和狀態，進一步分解析出超微細碳化物，微細碳化物的析出阻止因溫度上升而引起的組織長大和碳化物粗化，而殘余奧氏體數量較少(約1.5%)，據研究深冷處理前后殘余奧氏體量變化不大，因此可認為奧氏體在整個深冷過程中基本沒有變化。這樣深冷后的組織應為回火馬氏體基體上分布著原來的碳化物(三次回火后析出的)和深冷后馬氏體中析出的超微細碳化物，以及極少量的殘余奧氏體。因為有超微細碳化物的彌散析出，導致硬度、強度、韌度、紅硬性、耐磨性均相應得到提高。 4 經濟效益對比 普通高速鋼目前價格為4.8萬元/t，鋁高速鋼價格為5.76萬元/t，是前者的1.2倍，?6mm絲錐原材料成本為0.9元/支，產品售價為6.8元/支，使用鋁高速鋼材料，原材料的成本變為1.1元/支，其他生產流程一樣，產品售價為7.0元/支，比前者高約3%，壽命提高24%，這樣同樣加工相同數量的螺紋孔，可以減少絲錐用量，節省換裝時間，降低生產成本，提高經濟效益。 普通高速鋼絲錐進行深冷處理所需成本包括30L的液氮罐，一次可放?6 mm的絲錐200支，處理周期24h，一罐可用14d，共可處理2800支，液氮的成本為5 元/L，一罐150元，每支成本0.05元，考慮到其他成本，每支成本最多增加0.10元，即處理后售價提高不到1.5%，而使用壽命可提高38%～45%，具有很好的經濟效益。 5 結論 鋁高速鋼紅硬性比普通高速鋼有顯著提高，鋁高速鋼絲錐比普通高速鋼絲錐使用壽命提高24%。 鈷高速鋼絲錐與普通高速鋼絲錐相比使用壽命提高1倍以上。 對普通高速鋼絲錐成品直接進行深冷處理，可提高絲錐的切削壽命，效果明顯，易于操作，工藝簡單可行，成本低。 上一頁：總結絲錐加工的幾個問題 下一頁：普通螺紋絲錐標準介紹 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
