CN107130089B - 一种高速钢钎焊后的淬水工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铁基合金的热处理技术领域，具体公开了一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：（1）将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；（2）将M2高速钢加热到1080‑1130℃，保温5‑100秒，然后钎焊；（3）待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；（4）将M2高速钢低温回火一次。本发明可以延长产品寿命，降低能耗与生产成本，提高生产效率。

Description

一种高速钢钎焊后的淬水工艺
技术领域
本发明涉及铁基合金的热处理技术领域，具体涉及一种高速钢钎焊后的淬水工艺。
背景技术
高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。而M2高速钢是钼系高速钢，由于其硬度和耐磨性好，多用于制造切削较难切削材料的刀具。
高速钢的热处理包括淬火。淬火是将钢加热到临界温度以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下进行马氏体转变的热处理工艺。淬火时所采用的介质包括淬火油或者水等，而使用水作为介质的操作步骤也可以称为淬水。
M2高速钢淬火的常规工艺加热温度为1180-1230℃，淬火冷却方式采用真空高压气淬或盐浴分级淬油，对设备要求很高，盐浴分级淬油的污染较重。由于采用了高温，钎焊难度大大增加，对钎焊工装、钎焊保护措施、钎料等的要求都很高。在使用淬火油进行淬火时，很容易造环境污染。而且采用淬火油作为淬火介质，其成本又比水高很多。但是用水作为M2高速钢的淬火介质时，其冷却速度过快，会出现裂纹。另外淬火后一般采用550℃回火三次，每次后保温1.5小时后空冷。即用以往的淬火方式不仅效率低下，而且生产成本高，污染严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速钢钎焊后的淬水工艺，该工艺不仅可以降低能耗与生产成本，提高生产效率而且还能延长产品寿命。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将作为镶M2高速钢镶片镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1080-1130℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到170-230℃，低温回火一次。本基础方案的原理为：以往高速钢淬火时均采用盐浴分级淬油作为介质，因为采用水作为淬火介质时，高速钢的冷却速度过快，高速钢表面会产生裂纹。而本方案中，降低淬火温度，即将高速钢加热到1080-1130℃，而高速钢的临界温度为800℃以上，所以该温度相比传统的工艺，将M2高速钢的淬火温度降低了50-100℃，仍能达到淬火目的。基体的线胀系数大于M2高速钢的线胀系数，在加热过程中，钎料熔化，基体和M2高速钢自由膨胀；加热完成后空冷至钎料凝固，然后采用水冷，此时基体收缩量大于M2高速钢的收缩量，M2高速钢镶片在冷却过程中始终受到来自基体收缩而产生的压应力，温度冷却至Ms点(即马氏体转变的起始温度)，镶片高速钢部分将发生马氏体转变而膨胀，由于两部分材料已经被钎焊上了(钎料凝固)，膨胀将受到基体的约束而在高速钢镶片面进一步产生压应力，避免产生裂纹。
本基础方案的有益效果如下：1、本方案中淬火时用水作为冷却介质，而且降低了高速钢的淬火温度，利用高速钢镶片焊接到基体上，在水冷时使高速钢镶片收到基体的压应力，避免高速钢因冷却速度过快而产生裂纹。2、本方案中采用水冷方式抑制碳化物析出，可以得到较细的组织；而马氏体针和晶粒尺寸比常规淬火的细小，保留了较多的未溶碳化物，使马氏体点升高，减少一次淬火后的残余奥氏，提高了产品的锻炼韧性和冲击韧性，使M2高速钢作为木工刨刀使用时，其使用寿命相比传统工艺提高15％左右。3、本方案中采用水作为淬火介质，相比于之前的淬火油，不仅生产成本低，而且避免了以往在淬油时产生的淬火油污染物。4、本方案中M2高速钢淬火时的温度相比传统的降低了50-100℃在淬火加热时降低了耗能，而且与以往的三次高温回火相比，本工艺仅采用一次低温回火()即可，更进一步降低了耗能。5、本方案中，将三次回火改为一次回火，而且采用水作为淬火介质，水的冷却速度快，与传统的相比，用时更短，生产效率高。
优选方案一：作为基础方案的优选方案，步骤(4)中将M2高速钢加热到180-220℃，保温一个小时，空冷至室温，降低了能耗，提高了产品韧性和寿命。
优选方案二：作为优选方案一的优选方案，步骤(2)中将M2高速钢加热到190-210℃，保温一个小时，空冷至室温。降低了能耗，提高了产品韧性和寿命。
优选方案三：作为优选方案一的优选方案，所述步骤(1)中基体为Q235。Q235会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小，含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合。
优选方案四：作为优选方案三的优选方案，所述M2高速钢镶片的厚度为2.7-3.3mm，根据理论计算，M2高速钢镶片的所有位置均处于压应力状态。
附图说明
图1是本发明M2高速钢钎焊淬水后表面应力分布曲线图；
图2是本发明M2高速钢降低淬火钎焊温度并低温回火的工艺曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如附图1及图2所示：
实施例1：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1083℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到183℃，保温一个小时，空冷至室温。
实施例2：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1130℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到220℃，保温一个小时，空冷至室温。
实施例3：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1100℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到200℃，保温一个小时，空冷至室温。
实施例4：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1100℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到170℃，保温一个小时，空冷至室温。
实施例5：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1100℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到190℃，保温一个小时，空冷至室温。
实施6：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1100℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到210℃，保温一个小时，空冷至室温。
实施例7：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢镶嵌到刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1100℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到230℃，保温一个小时，空冷至室温。
对比例1：
一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)；将M2高速钢加热到1180-1230℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(2)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却油中淬火；
(3)将M2高速钢加热到550℃，保温一个小时，空冷至室温。如此操作3次。
对比例2：一种高速钢钎焊后的淬水工艺，包括如下步骤：
(1)将M2高速钢加热到1100℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(2)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(3)将M2高速钢加热到550℃，保温一个小时，空冷至室温，如此操作3次。
3组实施例与2组对比例的结果如下表：
由上表可知，本方案与传统的采用油作为淬火介质相比，韧性高、效率快、耗能低且无污染物产生。木工刨刀中国家标准为1000米采用本方案，使用寿命比国家标准提高了70％，比常规的技术手段提高了15％左右。而且本方案中与直接采用水作为淬火介质相比，无裂纹产生。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种高速钢钎焊后的淬水工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将作为镶片的M2高速钢镶嵌到线胀系数低于M2高速钢的刀具基体上；
(2)将M2高速钢加热到1080-1130℃，保温5-100秒，然后钎焊；
(3)待钎料凝固后立即将M2高速钢放到冷却水中淬火；
(4)将M2高速钢加热到170-230℃，低温回火一次。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢钎焊后的淬水工艺，其特征在于，步骤(4)中将M2高速钢加热到180-220℃，保温一个小时，空冷至室温。
3.根据权利要求2所述的一种高速钢钎焊后的淬水工艺，其特征在于，步骤(4)中将M2高速钢加热到190-210℃，保温一个小时，空冷至室温。
4.根据权利要求2所述的一种高速钢钎焊后的淬水工艺，其特征在于，所述步骤(1)中基体为Q235。
5.根据权利要求4所述的一种高速钢钎焊后的淬水工艺，其特征在于，所述M2高速钢镶片的厚度为2.7-3.3mm。
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