硬质合金刀具材料性价比出众「多图」

俗话说“工欲善其事必先利其器”，这个道理从古至今都被很好地延续并传扬着，然而在机床行业，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在***初接触到机床刀具的时候，都有着一个疑问“为何好好的刀具要进行钝化处理呢？”今天就让我们一起来了解一下关于“刀具钝化”的那些事儿。

其实，刀具钝化并不是大家字面理解的意思，而是一种有效提高刀具使用寿命的手段。通过平整、抛光、去毛刺等工序达到提高刀具质量的目的。这其实是刀具在精磨之后，涂层之前的一道正常工序。一般来说，刀具钝化抛光的方式分为毛刷、喷砂、拖拽式抛光机，这其中又属毛刷与拖拽式的应用***为广泛。

从事金属切削行业的人都知道，刀具在成品前会经过砂轮刃磨，但是刃磨加工会造成不同程度的微观缺口。这就导致数控机床在进行高速切削的同时微观缺口会极易扩展，从而加快刀具的磨损和损坏。现代的切削技术中对刀具的稳定性和精密性都有了严格要求，因此数控刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。

刀具钝化的优势与目的

1.抵抗刀具物理磨损

在切削过程中刀具表面会被工件逐渐耗损，切削过程中切削刃在高温高压下也易发生塑性变形。刀具的钝化处理可以帮助刀具提高刚性，避免刀具过早丧失切削性能。

2.保持工件的光洁度

刀具刃口有毛刺会导致刀具磨损，加工工件的表面也会变得粗糙。经钝化处理后，刀具的刃口会变得很光滑，崩刃现象也会相应减少，工件表面光洁度也会提高。

3.方便凹槽排屑

对刀具凹槽抛光处理可以提高表面质量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可实现更连贯的的切削加工。

数控机床的刀具在经过钝化抛光后，表面会留下许多小孔，在加工时这些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削时产生的热量大大减少，极大得提高切削加工的速度。

综上所述，刀片刃口钝化十分重要，正如我国古人所说“千里之堤，溃于蚁穴”，刀片刃口微观缺口这个“蚁穴”虽小，却影响刀具性能和寿命这个“千里之提”，是不可小视的大问题。刀片刃口钝化技术是提高刀具寿命减少刀具消耗的有效措施之一。无论在经济和技术两个方面都是可行的、有效的，进一步推动我国切削加工水平的提高，缩小与国外刀具切削性能的差距。

高速钢薄片T形铣刀变形校对

高速钢薄形刀具在热处理中易变形，假如刀具在热处理中工艺和操作不恰当，比方加热温度偏高，刀具绑扎办法不恰当或是加热时间过长等，都会形成高速钢薄形刀具热处理后变形较大。因此，高速钢薄形刀具在热处理进程中需要特别注意操控刀具的变形，采纳一些减小变形的办法。比方采纳两次预热；恰当降低加热温度；恰当缩短加热时间；正确绑扎刀具；减小一次进炉量，防止刀具之间彼此触莫、揉捏等办法。但在实践热处理进程中，有些刀具由于形状、巨细等因素，变形问题无法消除。并且有时候会由于热处理中工艺和操作不恰当的原因形成成批刀具呈现变形大的状况。咱们单位就呈现过由于刀具绑扎不恰当，一次进炉量大而形成一批高速钢薄片T形铣刀淬火后变形十分大。

1.关于这批高速钢薄片T形铣刀

这批高速钢薄片T形铣刀资料为W6Mo5Cr4V2，数量为200件，硬度要求为63~66HRC。铣刀长150mm，铣刀片厚度1.5mm，热处理前铣刀片厚度留余量为1mm左右。

这批高速钢薄片T形铣刀的刀片厚度很薄，制品尺度为1.5mm，并且形状为“T”形。由于W6Mo5Cr4V2刀具的加热温度高，这么薄的刀片简单变形。关于这种薄片铣刀，在热处理中应特别要注意采纳办法操控刀具的变形。比方，淬火加热前采纳两次预热（一次低温预热，加热温度为550℃左右；一次中温预热，加热温度为850℃左右）；采纳单件绑扎，减少一次进炉量，防止刀具在加热时彼此揉捏，形成刀具呈现较大的变形。这批铣刀就是由于绑扎数量和办法不恰当，以及一次进炉量太大而形成大部分铣刀刀片部分平面变形很大，变形gt;0.3mm，蕞大变形到达0.7mm。

2.高速钢薄片T形铣刀的校对难度剖析

这批高速钢薄片T形铣刀的刀片厚度很薄，制品尺度为1.5mm，并且形状为“T”形，淬火后硬度又十分高，硬度要求为63~66HRC，这种形状的刀具淬火后假如刀片部分发生变形没有好的办法进行校对。长轴件刀具径向圆跳动变形大，咱们能够采纳多种办法校对变形，如趁热校对法、热点法、冷敲法。而这些办法关于这些薄片T形铣刀不适宜，上夹具回火校对的办法或许会有一定的作用，可是这批薄片铣刀中刀片部分变形大的数量多，这种薄片T形铣刀要校对刀片部分选用上夹具回火校对的办法功率会很低。

3.薄片T形铣刀的校对

上夹具回火校对的办法关于这种薄片T形铣刀的功率低，一个夹具一次只能校对一把铣刀，也不行能做几套夹具，这种夹具是专用的，用完或许以后就再也用不上了，所以本钱很高，只能另想办法。

（1）铣刀退火

先将变形大的薄片T形铣刀进行退火。高速刚刀具退火十分费事，一般只在刀具变形太大，校对不过来或者是硬度偏低，达不到规划图纸要求时才会考虑退火返修。这些T形铣刀的资料为W6Mo5Cr4V2，依据本单位现有设备状况，选用一般电阻炉退火。由于一般电阻炉内的介质是空气，含有很多的氧气，假如刀具直接放到一般电阻炉里进行退火的话，刀具表面将呈现较严重的氧化、脱碳，返修后刀具的硬度会偏低，甚至会形成刀具裂纹。因此，高速刚刀具退火时有必要采纳办法防止和避免刀具表面氧化、脱碳，具体维护办法能够依据设备状况和自身的状况而定。咱们单位选用的是金刚砂装箱维护。先在不锈钢维护箱底部铺一层金刚砂，将铣刀用废报纸包好，一层一层摆好，摆好一层铺一层金刚砂，***终在维护箱口盖上石棉板，再盖上箱盖，防止外面空气进入维护箱。

装好箱后就能够进炉退火。退火加热温度为850℃左右，然后随炉降温到720℃左右，保温一段时间，随炉冷至550℃以下出炉。有必要严格操控退火工艺进程，特别是降温进程，否则高速刚刀具的硬度很难退下来。退火后检查刀具的硬度，要求硬度≤28HRC。刀具硬度高了，校对时简单开裂，返修淬火时也有或许开裂。

（2）制作专用的校对模具

依据T形铣刀的外形、尺度制作了一套专用的校对模具。校对模具是用圆钢加工成φ90mm×170mm的圆柱体，并依据T形铣刀的外形、尺度在圆柱体中心加工了台阶孔，T形铣刀的颈部尺度为φ17mm，加大1mm，按φ18mm加工；T形铣刀柄部蕞大尺度为φ24mm，加大2mm，按φ24mm加工，这是为了降低加工难度，假如能够彻底按照T形铣刀的外形加工模具的内孔，能够提高T形铣刀的校对作用，也就是校对后铣刀的变形会更小。选用线切割的办法将圆柱体切成两半，一套校对模具就做好了。

（3）铣刀校对

由于铣刀的资料为W6Mo5Cr4V2，合金含量高，塑性较差，直接校压，刀具很有或许会开裂。因此，校对前需要将这些铣刀进行预热，咱们选用550℃左右进行预热。经过预热，提高了铣刀的塑性。校对时用钳子夹着，将铣刀放进校对模具，并将校对模具合起来，铣刀刀片上面放一个巨细适宜的圆柱体作为压块，压块两个端面要求平行度好，用液压机压头压在压块上。校压时需要调整好液压机的压力，压力小了变形校对不过来，压力太大了铣刀刀片又有或许被压扁，形成铣刀刀片尺度发生变化。选用液压机直接校对是使用刀具的塑性，经过液压机对刀片部位施加压力，使刀片部位发生塑性变形，然后到达校对变形的意图。

4.校对作用

经过校对，刀片部位变形大的T形铣刀变形≤0.3mm，基本上到达要求。假如能够彻底按照T形铣刀的外形加工模具的内孔，能够提高T形铣刀的校对作用，也就是校对后铣刀的变形会更小。

T形铣刀悉数校对好后，咱们用箱式电阻炉铣刀用550℃进行回火，以消除校对时发生的应力，有利于减小从头淬火时的变形。高速刚刀具淬火，咱们是选用中温盐炉对高速刚刀具进行中温预热，然后转移到高温盐炉对高速刚刀具进行淬火加热。这些T形铣刀从头淬火时，咱们选用单件绑扎，一个淬火钩只允许挂两件T形铣刀，并且减少一次的进炉量。从头淬火后，这些T形铣刀变形不大，刀片部位蕞大变形为0.35mm，能够保证刀片部位能够加工起来。

5.结语

经过先对这些薄片T形铣刀进行退火，制作一套专用的校对模具，选用液压机直接校压刀片部位，使用刀具退火后较好的塑性，经过液压机对刀片部位施加压力，使刀片部位发生塑性变形，到达了校对T形铣刀刀片部位变形的意图。这种校对办法功率较高，供给了一种相似零件或刀具淬火变形的校对办法。

不过这只是一种抢救办法，更重要的是咱们在对高速刚刀具进行热处理时要注意一些操作细节，比方刀具的绑扎方式、办法、装炉量，以及提高操作人员的技术水平和责任心等，只要这样才干有效地减小高速刚刀具的变形，保证高速刚刀具的热处理质量。

高温合金

一、高温合金的概念、原理和分类

高温合金一般是指能在600~1200℃的高温下抗痒化、抗腐蚀、抗蠕变，并能在较高的机械应力效果下长期作业的合金资料。

高温合金强调的不是耐受温度指标，耐受温度比高温合金高的资料有很多，比如难熔合金、陶瓷及碳碳复合资料等。高温合金***底子的特性在于必定温度下所具有的高强度。以一般的修建用钢材为例，它在室温下强度很高，但在修建***焚烧时强度会急剧下降，从而导致修建坍塌。高温合金的长处是，在600~1200℃的高温下，它仍然能坚持极高的强度和硬度以接受较高的载荷。因而俄罗斯将其称为热强合金，而欧美称之为超合金（superalloy）。

一般钢材含有十多种化学元素，而高温合金一般含有超越30-40种元素，高温合金之所以能在高温下坚持较高的强度和硬度首要原因在于这些元素在安排中发挥着强化金属功能的效果。

高温合金的分类有多种：1）按制造工艺分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温冶金三类。2）按合金的首要元素分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三类。3）按强化办法分为固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化等。

以工艺分类来看，变形高温合金运用规划***广，占比达70%，其次是铸造高温合金，占比20%。以合金首要元素来看，镍基高温合金运用规划***广，占比达80%，其次为镍-铁基，占比14.3%，钴基占比***少，占比5.7%。

二、高温合金展开进程及概略

高温合金***早诞生于20世纪初期的美国，被用作车站的防腐支架。从***开端，高温合金的研发进入了高速展开时期，镍基高温合金、钴基高温合金、铁基高温合金纷纷研发成功，并大量运用。现在镍基高温合金是现代航空发起机、航天器和火箭发起机以及舰船和工业燃气轮机的要害热端部件资料（如涡轮叶片、导向器叶片、涡轮盘、焚烧室等），也是核反应堆、化工设备、煤转化技能等方面需求的重要高温结构资料。

高温合金的展开首要阅历了几个阶段：二十世纪40时代以前提出概念，40-50时代实现在喷气发起机的运用，50-60时代在真空熔炼技能取得重大进展，60-70时代会集在合金化方面，70时代后首要在工艺研讨方面，定向凝结、单晶合金、粉末冶金、机械合金化和陶瓷过滤等新工艺成为高温合金展开的首要动力，其间定向凝结工艺制备的单晶合金尤为重要，在航空发起机涡轮叶片中运用尤为广泛。二十世纪80时代以来，国内外广泛展开数值模仿研讨，取得了重要进展，并在此基础上展开了显微安排及冶金缺点猜测研讨。

三、镍基高温合金

在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特别重要的地位，与铁基和钴基合金比较，镍基合金具有更好的高温功能、良好的抗痒化和抗腐蚀功能。镍基高温合金是高温合金中运用***广、高温强度蕞高的一类合金。其首要原因，一是镍基合金中能够溶解较多合金元素，且能坚持较好的安排安稳性；二是能够构成共格有序的A3B型金属间化合物[Ni3(Al,Ti)]相作为强化相，使合金得到有用强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基高温合金具有比铁基高温合金更好的抗痒化和抗燃气腐蚀才能。能够说，镍基高温合金的展开决定了航空涡轮发起机的展开，也决定了航空工业的展开。选用定向凝结技能制备出的镍基单晶合金，其运用温度已接近合金熔点的90%，成为今世***航空发起机热端部件不行替代的重要结构资料。

镍基高温合金含有十多种元素，增加合金元素对高温合金的功能起要害的效果。以铸造镍基高温合金为例，铸造镍基高温合金以γ相为基体，增加铝、钛、铌、钽等构成γ’相进行强化，γ’相数量较多，有的合金高达60%；参加钴元素能前进γ’相溶解温度，前进合金的运用温度；钼、钨、铬具有强化固溶体的效果，铬、钼、钽还能构成一系列对晶界发生强化效果的碳化物；铝、铬有助于抗痒化才能，但铬下降γ’相的溶解度和高温强度，因而铬含量应低些；铪改进合金中温塑性和强度；为了强化晶界，增加适量的硼、锆等元素。研讨标明，GMR235铸态合金的含碳量为0.18%时，高温耐久寿数和抗拉强度蕞大，且具有较好的塑性，增加硼和锆的合金耐久性明显改进，合金的枝晶距离削减，碳化物的析出量削减且碳化物颗粒细化，从而改进各方面功能。

镍基高温合金是20世纪30时代后期开端研发的。英国于1941年首先出产出镍基高温合金Nimonic75；为了前进蠕变性又增加了铝，研发出Nimonic80。美国于40时代中期，苏联于40时代后期，我国于50时代中期也研发出镍基合金。

镍基合金的展开包含两个方面：合金成分的改进和出产工艺的改造。50时代初，真空熔炼技能的展开，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50时代后期，因为涡轮叶片作业温度的前进，要求合金有更高的高温温度，可是合金的强度高了，就难以变形，乃至不能变形，于是选用熔模精细铸造工艺，展开出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60时代中期展开出功能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满意舰船和工业燃气轮机的需求，60时代以来还展开出一批抗热腐蚀功能较好、安排安稳的高铬镍基合金。在从40时代初到70时代末大约40年的时间内，镍基合金的作业温度从700℃前进到1100℃，平均每年前进10°C左右。

镍基高温合金按照制造工艺，可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金。

3.1 变形高温合金

变形高温合金是高温合金中运用***广的一类，占比到达70%。变形高温合金首要选用常规的锻、轧和揉捏等冷、热变形手段加工成材。我国镍基变形高温合金以拼音字母GH加序号表明，如GH4169、GH141等。

变形高温合金塑性较低，变形抗力大，运用一般的热加工手段变形有必定困难，因而需求采纳钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套墩饼等新工艺来加工，也选用加镁微合金化和弯曲晶界热处理工艺来前进塑性。

变形高温合金在航空发起机中至今仍然是首要用材。其间GH4169在我国航空发起机中已得到广泛运用，被称为高温合金中的***。其材质水平和加工工艺水平近年来得到明显前进。GH4169合金的冶金产品有不同标准的锻棒、热轧棒、冷拉棒、板、带、丝、管和锻件，制造的零件有各类盘、转子、环、机匣、轴、紧固件、弹性元件、阻尼元件等。

3.2 铸造高温合金

跟着运用温度和强度的前进，高温合金的合金化程度越来越高，热加工成形越来越困难，必须选用铸造工艺进行出产。另外，选用冷却技能的空心叶片的内部杂乱型腔，只能选用精细铸造工艺才能出产，因而镍基铸造高温合金在实际出产运用中不行缺少。铸造高温合金运用也较为广泛，占比约20%。国内的铸造高温合金以“K”加序号表明，如K1、K2等。

按结晶办法，铸造高温合金又能够分为多晶铸造高温合金、定向凝结铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。铸造高温合金的特点是：1）具有更宽的成分规划。因为不用统筹变形加工功能，合金的规划能够会集考虑优化其运用功能。2）具有更广阔的运用领域。因为铸造办法具有的特别长处，可依据零件的运用需求，规划、制造出近终型或无余量的具有任意杂乱结构和形状的高温合金铸件。