刀片的加工工藝與熱處理工藝分析

朱國華 曹昌懷

【摘? 要】本文以機械刀片為例，針對刀片的加工工藝以及熱處理工藝展開深層次的分析，了解了當前機械刀片的具體生產流程以及所使用的刃鋼材料，同時也進一步對機械刀片的加工工藝以及熱處理工作展開了分析，以期能夠為刀片的加工與處理提供可靠的依據。

【關鍵詞】機械刀片;加工工藝;熱處理工藝

引言

一般來說機械刀片的主要作用就是切削木材、皮革、印刷以及膠木板等材料的一種工具，其刀片的種類和規格非常多。但是因機械刀片在進行切削時具有一定的特殊性，對于刀片的要求也相對較高，不僅需要具備極強的硬度，同時還要具備一定的耐磨性、強韌性和熱硬性等優勢，另外對于抗疲勞斷裂以及抗碳化物剝落方面的也有著較高的要求。加上近年來在鐵路客運貨車內燃機的研發、制造以及維修過程中機械刀片的應用是必不可少的。因此，深入的了解和分析機械刀片的加工工藝與熱處理工藝有著非常重要的意義。

1.機械刀片的生產流程

現階段，機械刀片在生產加工過程中所使用的材料分為兩種：一種是刀片整體為高速鋼或者合金鋼材質;另一種是僅刀片的刃部為高速鋼或者合金鋼。一般第二種刀片的加工方式是以高溫壓軋鑲接或者釬焊等方式形成的。所謂的高溫壓軋鑲接方法是以高溫加熱為主，就是將碳鋼材質的刀體和刃鋼進行高溫加熱，并進一步利用軋機將刀體與刀刃進行焊接，形成一個完整的刀片形狀，該生產工藝一般有三種：無氧化熱軋鑲接、熱軋焊藥鑲接以及無氧化加焊藥鑲接，每一個加工方式具備一定特點和優勢，但是總體而言釬焊技術優于鑲焊。機械刀片釬焊生產流程如下：

（1）以碳鋼鋼板為主要材料，完成刀體和刀刃的下工序，并將刀片的加工材料進行校直;

（2）將下料完成的刀片材料進行打磨，從而將表面已經氧化的表皮去掉。一般刃鋼需要進行4面打磨工序;

（3）將刀片的需要焊接的部位進行開槽，并再一次展開校直工作;

（4）將刃鋼和刀槽周圍的毛刺清理干凈;

（5）對刀槽以及刃鋼表面展開細致的清理;

（6）將銅片和刃鋼板條鋪放在刀槽上實現連接和固定;

（7）完成裝爐工作，并在爐內完成刀片的焊接、加熱以及淬火工作;

（8）對淬火后的刀片進行硬度檢測;

（9）趁熱展開校直工作;

（10）回火，并在回火完成后的第一時間進行再次校直;

（11）對于回火完成后的硬度以及顯微組織等進行檢查和確定，并確定是否需要再次回火;

（12）將合格的刀片放置到機械中進行下一步加工;

（13）包裝。

2.刃鋼材料

刃鋼材料是20世紀60年代從國外引進的先進材料，材料類型主要有：5Cr8WMo2VSi鋼以及7Cr8WMoVSi鋼兩種，但是由于一直以來的國外的刀片材料都是保密不外泄的，所以一直到90年代初期這兩種材料才在我國的刀片加工中廣泛應用。隨著時代的不斷發展，越來越多的新刀片材料被引入到了國內。對于制造業而言刃鋼材料的個性化發展在很大程度上推動了企業的發展與進步，目前Cr8系類的刃鋼材料在市場中的競爭力非常強，不僅為社會的經濟發展帶來了極大的提升，也成為了社會各界所廣泛關注的重點。

3.機械刀片的加工工藝

隨著金屬切削機床加工工藝的不斷發展，在刀片加工方面引進了很多先進的加工工藝，有效地提高了刀片加工的自動化程度，在降低刀片生產成本的同時大幅度的提高了其生產效率。在刀片加工過程中燒結含鎢硬質合金材料以及高速鋼材料得到了廣泛的使用，因為這兩種材料不僅價格低，還具備高強度、高耐磨性以及加工簡單等優勢。在針對鋼件精加工和半精加工的過程中，碳化鈦和碳氮化鈦等材料成為了首選，另外以硬質的細顆粒合金來替代高速鋼，這樣能夠有效提高刀片的生產效率。使用化學氣相沉積的方法也能夠得到陶瓷涂層，這樣一來就能夠有效地提高刀片的切削性能。在展開加工淬火的過程中，硬質合金的應用也是非常理想的。

其實將人造的硬質材料多晶立方碳化硼鑲嵌在合金刀片上所得到了效果是非常好的，一般可以將其應用于硬度為HRC68鎳鉻鋼加工當中，如此一來所獲取到的刀片切削速度能夠達到130m/min。對于研磨性較強的非金屬材料加工來說，一般則以多晶金剛石為主。

在刀片加工的過程中為了能夠最大限度地增加氧化物陶瓷，需要使用碳化硅纖維，這種加工工藝主要應用于鎳合金、經過加熱處理的鋼材料以及滲碳等方面。隨著科技的不斷發展，氮化硅陶瓷也開始在刀片加工中被廣泛的應用，因為其切削速度基本上已經達到了1000m/min，其抗擴散和耐磨性能極高。

4.機械刀片的熱處理工藝

（1）退火。一般鋼廠所提供的鋼板都是處于退火狀態的，主要是為了便于在進行刀片加工時直接展開下料和淬火處理即可。但是如果鋼板在進廠后需要再進一步展開鍛軋加工的話則必須要處于退火狀態，這樣所得到的球化組織才是最理想的，因為在淬火回火之后鋼板的性能才會處于最佳狀態。一般球化完成后的退火工藝較多，但是使用最廣泛的一種等溫球化退火方式。所謂等溫球化退火實際上就是將鋼板加熱到40～60°之間，加熱完成后需要保溫4個小時，4小時后將其冷卻至720°后再次進行保溫，當加熱爐冷卻至600°時，需要將保溫箱打開進行空冷。

其實鍛軋工藝能夠直接決定高速鋼與合金鋼材料的網狀組織或者原始帶狀的改善情況，而通過熱處理后的改善效果并不明顯，并且當退火溫度過高時會存在一定的減輕現象。但是一般經過兩次退火后其內部的二次碳化物的分布情況會發生較大的改變，在經過退火后的合金鋼中除去少量的大顆粒碳化物之外，其他都能夠由于退火工藝進行有效的控制。另外，退火后的保溫時間應該進行合理的控制，切勿過長因為時間較長會導致碳化物發生偏聚的情況，導致淬火和退火后的鋼板硬度大幅度下降，從而對耐磨性造成影響。

（2）淬火。對于機械刀片而言，其淬火的方法有很多種，在淬火時完全可以根據加熱爐的爐型、加熱方式、加熱溫度以及加熱介質等方式細分為幾十種。但是現階段在刀片加工的過程中設備的選擇也有很多，例如：鹽浴爐、真空爐、網帶爐和密封箱爐等。

具體的工序施工順序為：預熱、加熱溫度、加熱時間、淬火介質以及校直等多個工序。

（3）回火。通常來說，在進行回火的過程中需要根據刀片刃鋼部位的具體材質來選擇合適的工藝。對于低合金鋼和中合金鋼來說，其在淬火完成后的溫度基本上能夠達到180～220°之間，并且需要進行兩次回火工序，平均每次回火的時間約為2～3小時為最佳;Cr12MoV鋼一般需要在溫度為220～240°范圍內的爐內進行回火;而高速鋼以及基體鋼的回火溫度相對較高為500～580°，并且需要反復進行3次回火，每一次回火的時間約為2～3個小時。

5.結論

總而言之，隨著我國機械行業、木材行業以及印刷行業的不斷發展，對于刀片的使用性能提出了更高的要求。另外在科學技術飛速發展的同時，機械刀片的施工工藝與熱處理技術也在不斷的進行更新改革。現階段，我國在機械刀片的加工與處理方面而言滲氮離子鍍復合涂層已經在機械刀片的加工中得到了廣泛的應用，與此同時機械刀片的加工工藝以及熱處理技術也逐漸成為了當前機械產品的競爭核心。因此，良好的加工工藝與熱處理技術對于刀片的生產加工而言至關重要。

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