CN103276183A - 高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速钢薄片三面刃铣刀分级淬火工艺，工艺如下：1）预热：将高速钢薄片三面刃铣刀分两次预热；2）加热：预热后将高速钢薄片三面刃铣刀在高温盐浴炉中加热，温度为1270~1280℃，加热时间为（10~15）S/mm×铣刀外径；3）冷却：将加热后的高速钢薄片三面刃铣刀进行两次分级淬火；4）回火，在550~560℃下，硝盐回火三次，每次回火时间为1h。本发明通过采用两次预热和两次分级淬火，并及时回火，既保证了铣刀具有高硬度和高热硬性，又极大的减少了刀具开裂问题，降低了生产成本。

Description

高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺

技术领域

本发明属于金属材料热处理领域，具体涉及一种高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺。

背景技术

高速钢是众所周知的切削工具用钢之一，尽管在单刃刀具高速切削与难加工材料领域中，硬质合金等硬材料所占的份额日益增多，但在多刃刀具（尤其是复杂、精密刀具）经受冲击和振动的切削加工中，高速钢仍居主要地位。 

在航空领域，高速钢薄片三面刃铣刀是广泛使用的普通刀具，要求具有高的硬度和热硬性，高速钢薄片三面刃铣刀外径尺寸较大，一般外径都在φ200mm左右，刃宽在10mm左右，刀体芯部有键槽，由于刀体尺寸大、形状较复杂，淬火时易开裂，无法保证产品质量。  

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种解决淬火工艺时发生开裂现象的高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺，工艺如下：

1）预热：将高速钢薄片三面刃铣刀分两次预热，第一次预热在井式炉中进行，温度为840~860℃，预热时间为（1.5~2.0）min/mm×铣刀外径；第一次预热完成后立即进行第二次预热，第二次预热在中温盐浴炉中进行，温度为840~860℃，预热时间为加热时间的2倍；

2）加热：预热后将高速钢薄片三面刃铣刀在高温盐浴炉中加热，温度为1270~1280℃，加热时间为（10~15）S/mm×铣刀外径；

3）冷却：将加热后的高速钢薄片三面刃铣刀进行两次分级淬火，一次分级淬火，将高速钢薄片三面刃铣刀在580~620℃的中性盐浴炉中冷却，冷却时间为（10~15）S/mm×铣刀外径，然后空冷至65~70℃后进行二次分级淬火；二次分级淬火，在上述第一次分级淬火后，马上转入250~280℃空气炉中进行第二次分级，第二次分级时间为第一次分级淬火时间的1.5~2倍，出炉后空冷至60~80℃，立即回火；

4）回火，在550~560℃下，硝盐炉中回火三次，每次回火时间为1 h。

   本发明的有益效果：本发明通过采用两次预热和两次分级淬火，并及时回火，既保证了铣刀具有高硬度和高热硬性，又极大的减少了刀具开裂问题，降低了生产成本。

附图说明

图1是实施例1的高速钢薄片三面刃铣刀的结构示意图。

图2是图1的左视图。

具体实施方式

实施例1 W18Cr4V高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺

（一）本实施例的薄片三面刃铣刀外径为φ200mm，刃宽为10mm，如图1和图2所示，热处理工艺如下： 

1）预热：将三面刃铣刀分两次预热，第一次预热在井式炉中进行，温度为850℃，预热时间按（1.5~2.0）min/mm×铣刀外径计算，为300~400 分钟，本实施例中预热时间选择300min；第一次预热完成后立即进行第二次预热，第二次预热在中温盐浴炉中进行，温度为850℃，预热时间为加热时间的2倍，为4000秒。

预热的目的主要是为了消除应力，以减少变形和开裂，缩短高温加热时间。

2）加热：预热后将三面刃铣刀在高温盐浴炉中加热，温度为1270~1280℃，加热时间按（10~15）S/mm×铣刀外径计算，为2000~3000 秒，本实施例中的加热时间选择2000秒。 

淬火高温加热应使碳化物溶解适当，使奥氏体中有足够的含碳量与合金元素含量，以保证有高的热硬性，同时还应留有一定数量的未溶碳化物，这样一方面增加刀具的耐磨性，另一方面阻止晶粒长大，防止过热超标；由于三面刃铣刀截面变化大，有尖角，有键槽，且原材料存在着严重的碳化物偏析，所以加热温度不宜太高。

3）冷却：将加热后的高速钢薄片三面刃铣刀进行分级淬火，一次分级淬火，将高速钢薄片三面刃铣刀在600℃温度的中性盐浴中冷却，时间按（10~15）S/mm×铣刀外径计算，为2000~3000 S，本实施例中为2000 S，然后空冷至68℃后进行二次分级淬火；二次分级淬火，在上述第一次分级淬火后，马上转入260℃空气炉中进行第二次分级，第二次分级时间为第一次分级冷却时间的1.5~2倍，本实施例为4000 S，出炉后空冷至70℃，立即回火。

第二次分级淬火能进一步减少热应力和组织应力，减少变形和开裂倾向，特别适用于形状复杂、材质差的大型刀具。 

4）回火：在550℃温度下，硝盐炉中回火三次，每次回火时间为1 h。

从马氏体内析出弥散的碳化物，提高了马氏体硬度，残留奥氏体在回火过程中转变成马氏体，同时析出碳化物，使得回火后硬度较淬火后提高2~4HRC，回火后应力得以消除，综合力学性能提高，尺寸趋于稳定。 

（二）W18Cr4V高速钢薄片三面刃铣刀热处理后的性能情况

通过此热处理工艺后，高速钢薄片三面刃铣刀有较高硬度可达到HRC63~66；热硬性：切削温度540℃时，硬度可保持HRC66，切削温度600℃时，硬度可保持HRC63；采用分级淬火工艺，高速钢薄片三面刃铣刀无开裂合格率达到99.5%。

实施例2  W6Mo5Cr4V2高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺

（一）本实施例的三面刃铣刀外径为φ180mm，刃宽为8mm，热处理工艺如下：

1）预热：将铣刀分两次预热，第一次预热在井式炉中进行，温度为850℃，预热时间按（1.5~2.0）min/mm×铣刀外径计算，为270~360 min，本实施例中预热时间选择300min；第一次预热完成后立即进行第二次预热，第二次预热在中温盐浴炉中进行，温度为850℃，预热时间为加热时间的2倍，为5400 S。

2）加热：预热后将三面刃铣刀在高温盐浴炉中加热，温度为1270~1280℃，加热时间按（10~15）S/mm×铣刀外径计算，为1800~2700 S，本实施例中的加热时间选择2700 S。 

3）冷却：将加热后的三面刃铣刀进行分级淬火，一次分级淬火，将三面刃铣刀在600℃温度的中性盐浴中冷却，时间按（10~15）S/mm×铣刀外径计算，为1800~2700 S，本实施例中为2700 S，然后空冷至68℃后进行二次分级淬火；二次分级淬火，在上述第一次分级淬火后，马上转入270℃空气炉中进行第二次分级，第二次分级时间为第一次分级冷却时间的1.5~2倍，本实施例为4050 S，出炉后空冷至70℃，立即回火。

4）回火：在550℃温度下，硝盐炉中回火三次，每次回火时间为1 h。 

（二）W6Mo5Cr4V2高速钢薄片三面刃铣刀热处理后的性能情况

通过此热处理工艺后，高速钢薄片三面刃铣刀有较高硬度可达到HRC63~66；热硬性：切削温度540℃时，硬度可保持HRC66，切削温度600℃时，硬度可保持HRC63；采用分级淬火工艺，高速钢薄片三面刃铣刀无开裂合格率达到99.5%。

Claims (1)

1.高速钢薄片三面刃铣刀热处理工艺，其特征在于工艺如下：

1）预热：将高速钢薄片三面刃铣刀分两次预热，第一次预热在井式炉中进行，温度为840~860℃，预热时间为（1.5~2.0）min/mm×铣刀外径；第一次预热完成后立即进行第二次预热，第二次预热在中温盐浴炉中进行，温度为840~860℃，预热时间为加热时间的2倍；

2）加热：预热后将高速钢薄片三面刃铣刀在高温盐浴炉中加热，温度为1270~1280℃，加热时间为（10~15）S/mm×铣刀外径；

3）冷却：将加热后的高速钢薄片三面刃铣刀进行两次分级淬火，一次分级淬火，将高速钢薄片三面刃铣刀在580~620℃的中性盐浴炉中冷却，冷却时间为（10~15）S/mm×铣刀外径，然后空冷至65~70℃后进行二次分级淬火；二次分级淬火，在上述第一次分级淬火后，马上转入250~280℃空气炉中进行第二次分级，第二次分级时间为第一次分级淬火时间的1.5~2倍，出炉后空冷至60~80℃，立即回火；

4）回火，在550~560℃下，硝盐炉中回火三次，每次回火时间为1 h。

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