一   高速鋼的退火處理  

由于高速鋼中有較高的碳含量和大量的合金元素，在冶金廠軋制或鍛造鍛以后。即使空冷的情況下，也會(huì)有較高的硬度，因此必須進(jìn)行退火軟化處理，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硬度值才能出廠。工具制造者有時(shí)要對(duì)高速鋼進(jìn)行鍛造成型或?yàn)楦纳铺蓟锲龆M(jìn)行鍛造，有時(shí)用熱軋成型方法制造工具，有時(shí)需要對(duì)淬火件進(jìn)行返修等，這都需要對(duì)高速鋼進(jìn)行退火。

國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)都表明，高速鋼退火時(shí)如果保溫時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)顯著降低工具的使用壽命，因此，選擇合理的退火工藝規(guī)范非常重要。

 常用高速鋼的退火溫度和退火以后的硬度見(jiàn)表1 。

▼表1  高速鋼的熱處理規(guī)范  

退火的保溫時(shí)間根據(jù)裝爐量等情況有所不同，一般應(yīng)在3~4h以上。保溫后可采用10℃~20℃的速度冷卻至600℃以下出爐。也可以采用冷卻至740℃~760℃，停留4~5h，再冷至600℃以下出爐的等溫退火方法。

高速鋼還有一種高溫退火方法可以大大縮短退火生產(chǎn)周期，提高退火質(zhì)量。高溫退火的加熱溫度是由普通退火的840℃~860℃，提高到880℃~920℃。普通退火方法在Ar1點(diǎn)以下保溫，由于溫度較低，雖然保溫時(shí)間長(zhǎng)，但高速鋼仍然不能進(jìn)行充分結(jié)晶，鋼材不能充分軟化。高溫退火時(shí)將溫度提到到Ar1以上，相變可以瞬間完成，并且進(jìn)行得很充分，實(shí)現(xiàn)了完全再結(jié)晶，因此鋼材得到充分軟化。

▲圖1  高速鋼普通退火與高溫退火工藝曲線(xiàn)a）高速鋼普通退火  b）高溫退火工藝  

由圖可見(jiàn)，高溫退火工藝的保溫時(shí)間大大縮短。高溫退火鋼材的硬度更低，切削性能更好，切削效率可以提高20%，制成刀具的切削壽命，比普通退火的高15%~20%。

二   可改善加工性能的熱處理

改善高速鋼的可加工性和表面粗糙度，可以按照表2推薦的工藝對(duì)高速鋼進(jìn)行預(yù)備熱處理。使毛坯的硬度達(dá)到280~370HBW。

▼表2  改善高速鋼可加工性的預(yù)備熱處理  

表2中的一次處理方法（工藝方法Ⅰ、Ⅱ）比調(diào)質(zhì)處理（工藝方法Ⅲ）的效果更好。采用此方法處理的高速鋼在較大的切削用量條件下，加工的表面粗糙度Ra可以達(dá)到1.6μm。

一次處理的方法加熱溫度較低，在以后加熱時(shí)奧氏體晶粒度不均勻長(zhǎng)大的傾向小。退火前做一次720℃~760℃的退火，可以避免晶粒不均勻長(zhǎng)大。

三  去應(yīng)力  

經(jīng)塑性變形加工方法制成的毛坯以及冷拉、冷擠壓的各種原材料或毛坯，為了消除工的冷作硬化現(xiàn)象，采用720℃~760℃的低溫退火方法。對(duì)于形狀復(fù)雜、切削量較大或薄片狀工具。為了減少淬火畸變或產(chǎn)生淬火裂紋，常用600℃~650℃的高溫回火消除應(yīng)力。為了消除磨削加工的應(yīng)力，可在200℃~500℃溫度下回火1~2h，粗磨后可在500℃的溫度下消除應(yīng)力，精磨后在200℃溫度下消除應(yīng)力。

四  淬火

說(shuō)明：以下敘述的高速鋼熱處理工藝主要適用于鹽浴爐。

4.1 預(yù)熱  

高速鋼導(dǎo)熱性差，工件不容易熱透，淬火加熱前必須進(jìn)行預(yù)熱。一般要進(jìn)行兩次預(yù)熱，工藝參數(shù)如下：

低溫預(yù)熱：450℃~500℃，保溫1~1.5min/mm（空氣爐）；    

600℃~650℃，保溫0.8~1.0min/mm（鹽浴爐）。

中溫預(yù)熱：800℃~850℃，保溫0.4~1.0min/mm（鹽浴爐）。

尺寸不大，形狀簡(jiǎn)單的工具可以采用一次預(yù)熱，對(duì)于大多數(shù)工具來(lái)說(shuō)，以?xún)纱晤A(yù)熱為好，這有利于減少淬火畸變和開(kāi)裂，而且第一次預(yù)熱可以烤干工件表面水分，不會(huì)產(chǎn)生濺鹽現(xiàn)象，利于安全。

4.2 淬火加熱

4.2.1 加熱溫度   高速鋼淬火加熱溫度的選擇，首先是由其牌號(hào)成分決定的，同時(shí)也要考慮工具的種類(lèi)和規(guī)格，專(zhuān)門(mén)針對(duì)具體加工對(duì)象制造的工具還必須考慮到被加工材料的可加工性和切削規(guī)范等使用條件。

各種高速鋼的淬火加熱溫度如表3所示。

▼表3  幾種低合金高速鋼的熱處理規(guī)范  

隨著加熱溫度的升高，碳化物不斷溶入高速鋼基體，高速鋼中的殘留碳化物數(shù)量不斷減少。圖2顯示了W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2兩種高速鋼在淬火加熱時(shí)碳化物數(shù)量逐漸減少的情況。

▲圖2  高速鋼中碳化物數(shù)量與淬火溫度的關(guān)系  

圖2中，W18Cr4V碳化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)加熱前在25%以上，加熱到1300℃時(shí)只有15%左右，W6Mo5Cr4V2高速鋼中碳化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)淬火前在20%以上，加熱到1300℃時(shí)只有10%多一些。

隨著碳化物的不斷溶入基體，基體中的C、W、Mo、Cr、V等元素含量不斷升高，這有利于提高淬火后形成的馬氏體的耐磨性和熱硬性。圖3 為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2兩種高速鋼C及W、Mo、Cr、V含量隨淬火溫度的升高而升高的情況。

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