一種薄壁長刀片真空淬火工藝

陳文輝

（圣智（福建）熱處理有限公司，福建 三明 365000）

一種薄壁長刀片真空淬火工藝

陳文輝

（圣智（福建）熱處理有限公司，福建 三明 365000）

使用一種薄壁長刀片真空淬火工藝來減少傳統(tǒng)工藝所造成的薄壁長刀片變形量，從而降低薄壁長刀片的次品率，以及降低后續(xù)工序的加工難度，達(dá)到降低加工成本的效果。

薄壁長刀片；真空淬火；變形量；加工成本

薄壁長刀片長厚比大于等于60，它與一般的刀片不同的是其真空淬火難度比較大，原因就是采用傳統(tǒng)的整體真空淬火工藝對粉末冶金高速鋼的薄壁長刀片進(jìn)行整體真空淬火，單件的薄壁長刀片水平擺放在料盤上時(shí)，由于薄壁長刀片長度長、壁厚薄，淬火冷卻時(shí)各部位冷卻不均勻，使得薄壁長刀片淬火后存在變形大、廢品率高，淬火后的平面度很難準(zhǔn)確控制，必須加大后續(xù)加工余量。但這樣會導(dǎo)致材料浪費(fèi)，加工成本較高?；诖朔N情況，我公司研究出了一種新的薄壁長刀片真空淬火工藝來改變這種現(xiàn)狀。

1 新工藝的操作流程

在薄壁長刀片上設(shè)置2個(gè)以上的工藝孔，在工藝孔上設(shè)置連接件，將2片薄壁長刀片通過連接件相對固定設(shè)置，在2片薄壁長刀片間設(shè)置支撐塊，連接件、2片薄壁長刀片和支撐塊組成薄壁長刀片組件。圖1為結(jié)構(gòu)正視圖，圖2為結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖1 正視圖

圖2 俯視圖

將上述所得的薄壁長刀片組件的側(cè)面垂直放置于墊塊上，使薄壁長刀片組件平穩(wěn)放置于托盤上，裝爐；將薄壁長刀片組件與墊塊連同托盤一起進(jìn)行真空淬火和回火。其步驟如下：①將薄壁長刀片組件從室溫升溫到650～680℃，升溫時(shí)間40～50 min，保溫時(shí)間40～50 min；②薄壁長刀片組件從650～680℃升溫到850～880℃，升溫時(shí)間25～35 min，保溫時(shí)間30～40 min；③薄壁長刀片組件從850～880℃升溫到1 050～1 080℃，升溫時(shí)間15～25 min，保溫時(shí)間10～20 min；④薄壁長刀片組件從1 050～1 080℃升溫到1 215～1 240℃，升溫時(shí)間10～20 min，保溫10～18 min；⑤薄壁長刀片組件保溫結(jié)束后，向真空氣淬爐爐膛內(nèi)充氮?dú)?，氮?dú)鈮毫?.35～0.4 MPa，同時(shí)打開風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 400～2 600 r/min，將薄壁長刀片組件冷卻到100℃，調(diào)低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至1 800～2 000 r/min.

淬火的溫度曲線示意圖如圖3所示。

圖3 淬火溫度曲線示意圖

薄壁長刀片組件高溫回火3次，高溫回火工藝流程為：薄壁長刀片組件從100℃升溫到500～550℃，保溫3 h，然后吹冷到70～100℃出爐再空冷至室溫。

這種工藝的優(yōu)點(diǎn)為：通過改變薄壁長刀片的結(jié)構(gòu)，改變薄壁長刀片的裝爐方式，使得薄壁長刀片間、薄壁長刀片與托盤間有足夠的空氣對流空間，薄壁長刀片在淬火冷卻時(shí)各部位均勻冷卻，提升了薄壁長刀片剛性，減少刀片淬火變形，提高成品率；同時(shí)，2片薄壁長刀片相對固定后側(cè)面垂直擺放在墊塊上，提升了薄壁長刀片剛性，準(zhǔn)確控制了薄壁長刀片淬火后的平面度，節(jié)省了材料，減少了后續(xù)加工余量，降低了加工成本，薄壁長刀片的側(cè)面垂直擺放在墊塊上，不僅確保了薄壁長刀片垂直放置時(shí)不會晃動(dòng)，而且墊塊不會與工件產(chǎn)生粘結(jié)，墊塊可以將薄壁長刀片懸空，形成足夠的空氣對流空間。此外，對真空淬火和回火的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，延長了保溫時(shí)間，減少了粉末冶金高速鋼中鉻元素的揮發(fā)，確保了薄壁長刀片各個(gè)部位溫差控制在10～20℃，以減少各部位溫差產(chǎn)生的應(yīng)力變形，從而減少了薄壁長刀片變形，增加了韌性和硬度。該工藝采取了四級升溫的淬火工藝，減少了應(yīng)力變形：薄壁長刀片長度較長，在低溫區(qū)吸收熱輻射速度較慢，第一級和第二級升溫需要較長的保溫時(shí)間，可以確保刀片各個(gè)部位溫差不超過30℃，同時(shí)，減少了鉻元素的揮發(fā)，以減少各部位溫差產(chǎn)生的應(yīng)力變形，在高溫區(qū)吸收熱輻射速度較快；第三級和第四級升溫可適當(dāng)縮短保溫時(shí)間，防止發(fā)生過熱，進(jìn)而影響刀片使用效果。

三次高溫回火工藝可在回火過程中進(jìn)行反變形處理，以校正薄壁長刀片，減少變形量。由于工件采用的是真空淬火技術(shù)，所述墊塊的材質(zhì)為A3鋼材。A3鋼材熔點(diǎn)高，在高溫氣淬時(shí)不會變形；連接件為不銹鋼螺釘，其與薄壁長刀片的元素和奧氏體化溫度不同，高溫時(shí)不銹鋼不會與粉末冶金高速鋼的薄壁長刀片產(chǎn)生粘結(jié)。不銹鋼螺釘使得2片薄壁長刀片間的相對固定牢固，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)固連接。支撐塊為不銹鋼墊片或不銹鋼螺帽，使得2片薄壁長刀片間的距離可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了薄壁長刀片的剛性，減少了變形量。

2 結(jié)論

通過我公司長期的跟蹤實(shí)驗(yàn)最后發(fā)現(xiàn)，對比傳統(tǒng)的薄壁長刀片淬火工藝，我公司所使用的薄壁長刀片淬火工藝更加先進(jìn)、成熟，消除了原本薄壁長刀片淬火后變形量大的缺點(diǎn)，變形量在0.3 mm以下，極大地降低了薄壁長刀片后續(xù)加工難度，減少了薄壁長刀片的后續(xù)加工成本，不易出現(xiàn)廢品，為公司節(jié)約了大量的加工成本。

TG156.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.028

2095－6835（2017）21－0028－02

〔編輯：張思楠〕