安徽嘉龍鋒鋼刀具有限公司 （243131） 趙步青

無徑支羅鉆如附圖所示，它是由通用高速鋼或低合金高速鋼和65鋼經(jīng)摩擦焊而制成的特殊鉆頭，技術(shù)含量較高，熱處理難度大，高速鋼鉆頭a部位硬度要求56～61HRC；過渡區(qū)域b部位硬度不得高于鉆尖硬度；其余及柄部硬度為30～45HRC。要求變形小，3個(gè)不同部位硬度值一步到位。現(xiàn)介紹筆者實(shí)施的熱處理工藝，不妥之處請(qǐng)批評(píng)指正。

無徑支羅鉆示意圖

1.摩擦焊件的退火

摩擦焊時(shí)產(chǎn)生高溫，在焊縫兩側(cè)很小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較大溫差，焊后若直接空冷，高速鋼一側(cè)將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，65鋼和未受熱部分則為索氏體+珠光體組織，由于比體積的差異，將引起很大的組織應(yīng)力，以致產(chǎn)生開裂。為此，焊后工件應(yīng)立即放入650～730℃的爐中保溫，待料罐裝滿后再保溫1～2h，使之發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，然后直接升溫至840～860℃×3～4h退火，爐冷至500℃以下出爐空冷。

如果無法實(shí)施上述工藝時(shí)，應(yīng)將焊后保溫溫度調(diào)整至740～760℃，保溫時(shí)間延長至2～3h，使焊縫兩側(cè)充分轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w+索氏體組織。爐冷至500℃以下出爐空冷至室溫，然后再裝爐退火。摩擦焊的退火溫度應(yīng)比高速鋼鍛件退火溫度稍高一點(diǎn)，目的是強(qiáng)化擴(kuò)散作用，提高焊縫強(qiáng)度。焊縫高速鋼部分退火后硬度應(yīng)＜255HBW。高速鋼刀具摩擦焊后的質(zhì)量檢驗(yàn)按JB/T6567《刀具摩擦焊接質(zhì)量要求和評(píng)定方法》執(zhí)行。

值得注意的是，不少民營企業(yè)對(duì)焊后保溫及退火不太重視，往往是刀具淬火開裂了才找原因，不進(jìn)行全面分析，而是簡單地歸之于熱處理工藝不合理，有失科學(xué)。

2.熱處理工藝

（1）預(yù)熱 設(shè)計(jì)合適的淬火夾具，因65鋼的淬透性較差，工件裝夾不能太緊密，否則會(huì)影響淬火硬度；也不能太松散，一般以3～4mm間距較好。先入450℃左右的井式爐預(yù)熱30min左右，然后移到800～815℃的中溫爐預(yù)熱，連同柄部全部入浴，預(yù)熱時(shí)間原則上根據(jù)工件直徑計(jì)算，但經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，小于φ40mm的工件預(yù)熱4～6min即可。

（2）加熱 將預(yù)熱好的工件立即轉(zhuǎn)入高溫鹽浴爐加熱，加熱溫度視鉆頭刃尖用材而定：W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V鋼為1170～1180℃，W4Mo3Cr4VSi、W3Mo2Cr4VSi鋼1150～1155℃。高溫加熱時(shí)將柄部提出浴面，超過焊縫加熱淬火。自真空高壓氣淬接柄刀具成功后，很少有人再懷疑超焊縫淬火會(huì)開裂。超焊縫淬火的理由是：改善焊接后的原始組織，考驗(yàn)了焊接質(zhì)量，提高了焊縫的強(qiáng)度，節(jié)省了高速鋼。該工藝高溫加熱溫度較低，超焊縫加熱沒問題。

高溫加熱時(shí)間（嚴(yán)格地講叫浸液時(shí)間）是從實(shí)踐中摸索出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，直徑在10～40mm的支羅鉆，加熱時(shí)間在40～60s之間選擇，它屬于不完全加熱，有助于減少變形。

（3）冷卻 此工步為核心技術(shù)，采用非常規(guī)的特殊工藝，但能起到事半功倍的效果。在高溫爐中快速加熱后，迅速轉(zhuǎn)移到800～810℃的鹽浴中分級(jí)，分級(jí)時(shí)間同高溫加熱時(shí)間，分級(jí)時(shí)連同柄部全部入浴，應(yīng)認(rèn)真實(shí)施，分級(jí)溫度和時(shí)間必須嚴(yán)格控制。800～810℃一次分級(jí)冷卻后，立即轉(zhuǎn)移到260～280℃硝鹽中作第二次分級(jí)，分級(jí)時(shí)間同預(yù)熱時(shí)間，即4～6min，得到馬氏體和貝氏體的混合組織，支羅鉆柄部硬度的控制關(guān)鍵在此。分級(jí)后出爐空冷。

處理后，高速鋼刃部的淬火晶粒度為HSS鋼12級(jí)，HSS-L鋼為11～10.5級(jí)，刃尖硬度62～65HRC；65鋼柄部的淬火后硬度為40～50HRC。

（4）回火 工件冷卻后不必清洗，置于專門的回火筐內(nèi)，回火工藝為360～410℃×60～90min，回火后冷卻至室溫清洗干凈，逐一檢查彎曲狀態(tài)，超過工藝規(guī)定者需校直。

3.結(jié)語

按上述工藝處理后的無徑支羅鉆，刃部硬度58～60HRC，柄部38～45HRC，符合工藝要求，出口多年，外商滿意。

（20121018）