M35高性能高速钢的淬火工艺研究

【摘 要】本实验采用9个梯度淬火加热温度对M35高性能高速钢进行淬火晶粒度、淬火硬度、回火程度、回火硬度、过热程度共5个热处理性能指标进行研究，针对丝锥产品所需性能的实际需要，得到符合生产要求的淬、回火工艺。

【关键词】M35；高性能高速钢；淬火工艺

高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢。通用高速钢是目前世界上产量最大、应用最多的钢种，具有碳化物细小均匀、韧性高、热塑性好等优点[1]，适用于切削一般钢铁材料，但由于寿命、红硬性和耐磨性等方面的限制，以逐渐满足不了汽车业和机床业快速发展的要求。高性能高速钢也称特种高速钢，泛指硬度（包括高温硬度和抗回火软化性）和耐磨性显著高于通用型高速钢的钢种[2]。含钴高碳高速钢以M42（W2Mo9Cr4VCo8）和M35（W6Mo5Cr4V2Co5）为代表，是目前应用最为广泛的高性能高速钢。由于M35钢中碳与合金元素配置比较合理，热处理后的硬度可达HRC70，同时还具有很高的高温硬度和较好的韧性，且M35钢的钒含量较低，具有很好的可磨削性，因此是制造各种形状复杂的超硬高速钢刀具的理想材料[3]。

随着近年来汽车工业和机床业的飞速发展，对加工刀具的要求也越来越高，高性能刀具正逐步替代传统刀具成为市场的主导，对M35高性能高速钢丝锥产品的研究已成为我公司根适应市场需的必然之举。

1.材料与工艺

1.1材料与设备

供试材料：M35冷拉圆钢（江苏天工，Φ10×15mm棒料）

试验设备：联动式盐浴淬火炉、盐浴回火炉、洛氏硬度计、金相显微镜

1.2热处理工艺

1.2.1工艺

淬火加热温度选择：1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃共9个温度

加热时间：加热系数12s/mm

回火温度：560℃，1小时，3次

1.2.2检验项目

根据热处理试验温度参数和检测项目确定试样数量每个温度参数选用4个试样，其中2件用于检测淬火晶粒度、淬火硬度；2件用于检测回火程度、回火硬度、过热程度。

2.试验结果

试验对不同工艺温度对M35高性能高速钢晶粒度、过热程度、淬火硬度、回火硬度的试验结果见表1。

3.讨论

M35钢是在M2钢中加入5%Co，在高速钢各合金元素中，Co的化学特性处于一种特殊的地位。Co是非碳化物形成元素，在高速钢中，绝大部分Co溶入固溶体，增加其合金度用以提高高硬性，同时，Co使高速钢在回火过程中析出弥散度较大的碳化物，提高了回火后的硬度，高者可达68～70HRC， 600℃×4h后的硬度也有3HRC左右增幅（和M2作红硬性比较），所以能对较高硬度、高强度的钢材进行切削。在600℃的温度下，M35钢的硬度为54-55HRC，而M2钢则为47-48HRC。高温硬度的提高，乃是由于Co有促进奥氏体中碳化物的溶解作用。当温度从250℃升至650℃时，M2钢的导热系数提高30%，而M35却增加了80%；而比热的数值随温度的增加而递增得更快。当温度从250℃升至650℃时，M2钢的比热值0.8倍.而M35增加了1.1倍。物理性能的改善必然带来切削性能的提高，在相同的条件下，M35钢刀刃的温度要比M2钢刀刃的温度低30-75℃。在M2钢中加入5%Co可以降低刀具与工件之间的摩擦系数及改善其磨削加工性。

但在M2钢加入5%Co，也不是十全十美的，它的锻造性能、脆性、脱碳倾向、被切削性能比M2钢差，这些问题在制订热处理工艺时应给予充分考虑。在实际生产中，小规格全磨制丝锥在磨沟时容易出现沟底裂纹甚至断裂，通过增加回火次数或适当提高回火温度可以解决，可能是由于淬火应力在回火过程中没能完全消除，在磨削作用下释放开裂，但在金相观察中并不易发现，应该引起注意。

用M35钢制造的氧氮化钻头、全磨制镀TiN涂层钻头、车刀、齿轮滚刀、插齿刀、螺伞刀等，与M2、M2Al、W9、W18、M42等高速钢同类刀具比较，试验结果令人满意。M35钢刀具的使用寿命、红硬性和耐磨性等方面均高于国产通用高速钢，同时热硬度、耐磨性能和抗压强度等方面也高于M2A1，韧性和可磨削性稍高于M42，而是应该大力推广的高性能高速钢[4]。 [科]

【参考文献】

[1]荆秀芝，陈文，杨武鸣.金属材料应用手册[M].陕西科学技术出版社，1989：428.

[2]刘宇.超硬高速钢发展动态[J].特殊钢，1993，14（3）：17-19.

[3]王金双.M35高速钢热处理工艺研究[J].金华职业技术学报，2004（1）：17-19.

[4]王栋.稀土对M35高速钢组织和性能的影响[C].东南大学，2005，2.