高速钢真空热处理加工过程中有以下注意事项:
一、加工前准备
材料检查
仔细检查高速钢材料的成分、尺寸和表面质量。确保材料成分符合高速钢的标准要求,因为不同成分的高速钢其热处理工艺参数会有所不同。例如,钨系高速钢(如 W18Cr4V)和钼系高速钢(如 M2)的合金元素含量差异较大,这会影响淬火和回火温度等参数。
检查材料的尺寸精度,因为尺寸不同会导致加热和冷却速度的差异,进而影响热处理后的组织和性能。同时,要确保材料表面无明显的裂纹、砂眼、脱碳等缺陷,表面的脱碳层会降低高速钢的硬度和耐磨性。
设备检查与准备
对真空热处理设备进行全面检查。包括检查真空炉的密封性能,因为良好的密封是维持真空环境的关键。检查真空泵的工作状态,确保其能够达到所需的真空度。一般高速钢真空热处理要求的真空度在 10⁻³ - 10⁻⁵Pa 之间。
检查加热元件是否正常,加热元件的损坏可能会导致加热不均匀。同时,还要检查温度测量和控制系统,确保温度传感器的准确性,其精度应能满足高速钢热处理工艺要求,一般误差不超过 ±5℃。
工艺参数确定
根据高速钢的种类、工件的形状和尺寸以及最终性能要求,确定合理的热处理工艺参数。包括淬火温度、保温时间、冷却方式、回火温度和回火次数等。例如,W18Cr4V 高速钢的淬火温度一般在 1270 - 1285℃,保温时间根据工件尺寸和装炉量而定,冷却方式通常采用油冷或盐浴分级冷却。
二、加热过程注意事项
真空度控制
在加热过程中,要严格控制真空度。真空度过低可能会导致工件表面氧化和脱碳,影响高速钢的性能。随着温度的升高,金属表面的活性增加,更容易与残余的氧气等气体发生反应。因此,在升温过程中要密切关注真空度的变化,确保其维持在合适的范围内。
加热速度控制
合理控制加热速度。对于形状复杂或尺寸较大的高速钢工件,过快的加热速度可能会导致工件内部产生较大的热应力,从而引起变形甚至开裂。一般采用分段加热的方式,先以较低的速度加热到一定温度(如 800 - 900℃)进行预热,然后再以较快的速度加热到淬火温度。这样可以减小热应力,使工件内外温度均匀。
温度均匀性
确保炉内温度均匀。这可以通过合理安排工件在炉内的位置以及优化加热元件的布局来实现。如果炉内温度不均匀,会导致工件不同部位的组织转变不一致,影响其性能。可以使用温度场模拟软件或通过在炉内不同位置放置热电偶等方式来监测和调整温度均匀性。
三、冷却过程注意事项
冷却方式选择
根据高速钢的种类和工件要求选择合适的冷却方式。如前面提到的油冷或盐浴分级冷却。油冷速度相对较快,能获得较高的硬度,但可能会产生较大的淬火应力。盐浴分级冷却可以有效减小淬火应力,但冷却速度相对较慢。在采用油冷时,要确保油的质量和冷却性能,并且油槽要有足够的容量和良好的搅拌装置,以保证冷却均匀。
冷却速度控制
控制冷却速度,避免冷却速度过快导致工件开裂。对于一些形状复杂、尺寸较大或带有尖角、薄壁等容易产生应力集中的工件,尤其要注意控制冷却速度。可以通过调整冷却介质的温度、工件在冷却介质中的放置方式等方法来控制冷却速度。
防止氧化和脱碳
在冷却过程中,要继续保持真空环境或采取适当的保护措施,防止工件表面氧化和脱碳。如果在冷却过程中工件表面发生氧化和脱碳,会降低高速钢的硬度、耐磨性和红硬性等性能。
四、回火过程注意事项
回火温度和次数
严格按照确定的回火温度和次数进行回火。高速钢一般需要进行多次回火,通常为 3 - 5 次。这是因为高速钢在淬火后,内部会残留大量的奥氏体,通过多次回火可以使奥氏体转变为马氏体,同时消除淬火应力,提高工件的韧性和稳定性。每次回火温度一般在 550 - 580℃之间。
回火间隔时间
注意回火间隔时间。每次回火后,工件应在空气中冷却至室温后再进行下一次回火。这是因为在回火过程中,工件内部的组织在不断调整,如果不充分冷却就进行下一次回火,可能会影响回火效果。
回火过程中的变形控制
回火过程中,由于组织转变和应力释放,工件可能会发生变形。对于尺寸精度要求较高的工件,要采取适当的措施控制变形。例如,可以采用专用的夹具对工件进行固定,或者在回火后进行校直处理。
五、质量检验与后处理
硬度检测
热处理后,要及时对高速钢工件的硬度进行检测。可以采用洛氏硬度计(HRC)或维氏硬度计(HV)等进行检测。检测时,要选择合适的检测部位,确保检测结果能够真实反映工件的硬度情况。一般要求高速钢淬火后的硬度在 63 - 66HRC 之间,回火后的硬度根据具体要求也应在一定范围内。
金相组织检查
对工件进行金相组织检查,观察其内部组织是否符合高速钢热处理后的正常组织形态。正常的高速钢淬火组织应为隐针马氏体、粒状碳化物和残余奥氏体。通过金相显微镜检查,可以发现组织中的缺陷,如过热组织、过烧组织、粗大晶粒等,这些缺陷会影响高速钢的性能。
表面质量检查
检查工件的表面质量,看是否有氧化色、裂纹、麻点等缺陷。如果表面质量不符合要求,可能需要对工件进行表面处理,如研磨、抛光等,以去除表面缺陷。