一种薄壁长刀片真空淬火工艺

陈文辉

（圣智（福建）热处理有限公司，福建 三明 365000）

一种薄壁长刀片真空淬火工艺

陈文辉

（圣智（福建）热处理有限公司，福建 三明 365000）

使用一种薄壁长刀片真空淬火工艺来减少传统工艺所造成的薄壁长刀片变形量，从而降低薄壁长刀片的次品率，以及降低后续工序的加工难度，达到降低加工成本的效果。

薄壁长刀片；真空淬火；变形量；加工成本

薄壁长刀片长厚比大于等于60，它与一般的刀片不同的是其真空淬火难度比较大，原因就是采用传统的整体真空淬火工艺对粉末冶金高速钢的薄壁长刀片进行整体真空淬火，单件的薄壁长刀片水平摆放在料盘上时，由于薄壁长刀片长度长、壁厚薄，淬火冷却时各部位冷却不均匀，使得薄壁长刀片淬火后存在变形大、废品率高，淬火后的平面度很难准确控制，必须加大后续加工余量。但这样会导致材料浪费，加工成本较高。基于此种情况，我公司研究出了一种新的薄壁长刀片真空淬火工艺来改变这种现状。

1 新工艺的操作流程

在薄壁长刀片上设置2个以上的工艺孔，在工艺孔上设置连接件，将2片薄壁长刀片通过连接件相对固定设置，在2片薄壁长刀片间设置支撑块，连接件、2片薄壁长刀片和支撑块组成薄壁长刀片组件。图1为结构正视图，图2为结构俯视图。

图1 正视图

图2 俯视图

将上述所得的薄壁长刀片组件的侧面垂直放置于垫块上，使薄壁长刀片组件平稳放置于托盘上，装炉；将薄壁长刀片组件与垫块连同托盘一起进行真空淬火和回火。其步骤如下：①将薄壁长刀片组件从室温升温到650～680℃，升温时间40～50 min，保温时间40～50 min；②薄壁长刀片组件从650～680℃升温到850～880℃，升温时间25～35 min，保温时间30～40 min；③薄壁长刀片组件从850～880℃升温到1 050～1 080℃，升温时间15～25 min，保温时间10～20 min；④薄壁长刀片组件从1 050～1 080℃升温到1 215～1 240℃，升温时间10～20 min，保温10～18 min；⑤薄壁长刀片组件保温结束后，向真空气淬炉炉膛内充氮气，氮气压力为0.35～0.4 MPa，同时打开风机，风机转速为2 400～2 600 r/min，将薄壁长刀片组件冷却到100℃，调低风机转速至1 800～2 000 r/min.

淬火的温度曲线示意图如图3所示。

图3 淬火温度曲线示意图

薄壁长刀片组件高温回火3次，高温回火工艺流程为：薄壁长刀片组件从100℃升温到500～550℃，保温3 h，然后吹冷到70～100℃出炉再空冷至室温。

这种工艺的优点为：通过改变薄壁长刀片的结构，改变薄壁长刀片的装炉方式，使得薄壁长刀片间、薄壁长刀片与托盘间有足够的空气对流空间，薄壁长刀片在淬火冷却时各部位均匀冷却，提升了薄壁长刀片刚性，减少刀片淬火变形，提高成品率；同时，2片薄壁长刀片相对固定后侧面垂直摆放在垫块上，提升了薄壁长刀片刚性，准确控制了薄壁长刀片淬火后的平面度，节省了材料，减少了后续加工余量，降低了加工成本，薄壁长刀片的侧面垂直摆放在垫块上，不仅确保了薄壁长刀片垂直放置时不会晃动，而且垫块不会与工件产生粘结，垫块可以将薄壁长刀片悬空，形成足够的空气对流空间。此外，对真空淬火和回火的工艺进行了优化，延长了保温时间，减少了粉末冶金高速钢中铬元素的挥发，确保了薄壁长刀片各个部位温差控制在10～20℃，以减少各部位温差产生的应力变形，从而减少了薄壁长刀片变形，增加了韧性和硬度。该工艺采取了四级升温的淬火工艺，减少了应力变形：薄壁长刀片长度较长，在低温区吸收热辐射速度较慢，第一级和第二级升温需要较长的保温时间，可以确保刀片各个部位温差不超过30℃，同时，减少了铬元素的挥发，以减少各部位温差产生的应力变形，在高温区吸收热辐射速度较快；第三级和第四级升温可适当缩短保温时间，防止发生过热，进而影响刀片使用效果。

三次高温回火工艺可在回火过程中进行反变形处理，以校正薄壁长刀片，减少变形量。由于工件采用的是真空淬火技术，所述垫块的材质为A3钢材。A3钢材熔点高，在高温气淬时不会变形；连接件为不锈钢螺钉，其与薄壁长刀片的元素和奥氏体化温度不同，高温时不锈钢不会与粉末冶金高速钢的薄壁长刀片产生粘结。不锈钢螺钉使得2片薄壁长刀片间的相对固定牢固，实现了稳固连接。支撑块为不锈钢垫片或不锈钢螺帽，使得2片薄壁长刀片间的距离可根据需要调节，增强了薄壁长刀片的刚性，减少了变形量。

2 结论

通过我公司长期的跟踪实验最后发现，对比传统的薄壁长刀片淬火工艺，我公司所使用的薄壁长刀片淬火工艺更加先进、成熟，消除了原本薄壁长刀片淬火后变形量大的缺点，变形量在0.3 mm以下，极大地降低了薄壁长刀片后续加工难度，减少了薄壁长刀片的后续加工成本，不易出现废品，为公司节约了大量的加工成本。

TG156.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.028

2095－6835（2017）21－0028－02

〔编辑：张思楠〕