预热处理工具钢的改锻技术优点多多
- 发布时间：2012/12/5 15:05:30
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经过改锻和工具钢毛坯须重新进行球化退火处理。球化退火的目的是为了改善钢的切削加工工艺性能并为zui终热处理提供良好的原始组织。对于大量生产的工具，改善切削加工的工艺性能显得十分重要，所以在选择工具钢的预先热处理工艺时必须优先考虑的切削加工工艺性能。渗碳体呈均匀球体分布的球体状珠光体组织的切削加工工艺性能，而且它的淬火工艺性能及淬火后的性能也不错，因此在大规模生产中都力求获得均匀球状珠光体组织。
有些工厂的工具钢球化退火处理是在空气炉（包括燃料炉）内进行的，表面脱碳比较严重，在这种情况下，毛坯必须留有足够的加工余量，以保证将脱碳层*去除。这种落后的生产方式造成很大的浪费。在保护气氛或氮基气氛保护下进行退火是当前技术发展的趋向。
球化退火的工艺规范可以根据热处理原理课程中所论述的规律进行正确理的选择。已列入各级标准的常用工具钢的球化退火规范都已定型，并可以很方便地从各种工艺手册中查到。
从热处理工艺学的观点看问题，由于炉温测量与控制不可避免存在偏差，放在炉内不同位置上和钢料的加热温度和透烧时间都不可能一致，再加上原材料的组织和成分的波动等因素的影响，不可能指望球化退火后的组织状态都符合的状态，因此，研究原始组织对于工具钢的工艺性能以及原始组织与zui终热处理的工艺与性能之间的关系具有重大的实际意义。
原始组织对加工工艺性能的影响
球化程度和球状碳化物的分布对硬度有影响，碳化物颗粒愈粗，硬度值愈低。等温退火碳化物比较细小，其尺寸和分布比较容易控制。连续冷却产生的碳化物的尺寸在一个比较宽的范围内变化，组织比较粗大。均匀球状珠光体硬度在185～207HB之间，具有*的切削加工工艺性能。细点状珠光体的硬度高达220～230HB，仍有可能接受的可加工性。布氏硬度过230HB的材料很难加工
预先球化处理对钢件被加工表面的质量也有明显的影响，获得均匀的球化珠光体组织时，被切削加工件表面质量。
退火组织对过共析工具钢淬火后的组织与性能的影响
在清除了网状碳化物的前提下，退火的工艺不同，珠光体的形貌也不相同，大致可分为细片状珠光体、片状珠光体、点状珠光体、细球状珠光体和粗球状珠光体。研究退火状态的组织形貌对zui终热处理后的组织性能的影响，对于认识工具钢的预先热处理与zui终热处理之间的相互关系和正确掌握工具钢的热处理工艺都有重要的意义。
1）一般说来，钢材的截面愈小，锻造比愈大，冶金质量本身就愈好。因此凡是需要先经过改锻再进行加工的工具毛坯，应尽可能选用较小截面的钢材改锻为较大截面的毛坯，这样有利于保证工具内部有较好的冶金质量。
2）改锻使工具内部的流线分布比较合理。例如盘形铣刀如果用略大于其外径的钢材落料后直接进行机械加工，从钢材利用率和降低加工成本方面考虑是合理的，然而钢内夹杂物排列的方向、碳化物偏析的排列方向都和切削刃口平行，即处于zui大的受力方向，对使用性能不利。如果用小规格的钢材经过改锻（镦粗后打扁），则流线呈放射状（径向）分布，改善了铣刀的性能。
3）通过改锻有可能改善关键部位的材质，使工具受力zui严重的部位的材质获得改善，从而收到大幅度提高工具寿命的效果。
4）锻造的加热过程起着扩散退火的作用。工具钢改锻时的加热温度可以略高于钢锭开坯的加热温度，因为在开坯和轧制之后，晶内和晶间偏析已明显改善。钢材改锻加热时局部熔化的倾向减小。加热温度愈高，保温时间愈长，消除偏析的作用愈显著。虽然钢在高温加热的过程中奥氏体晶粒长大，但在高温加热后紧接着进行压力加工，则可以细化奥氏体晶粒，如果终锻温度控制得好，锻后冷却方式合理，则可以抵制网状碳化物的出现，这对于保证钢的可加工性和zui终的使用性能都十分重要，因此工具钢的终锻温度应予以控制。
锻造的加热温度和始锻温度根据零件具体的锻造工艺不同而有所变化，以保证终锻温度符合上述要求。如果由于锻压设备等客观条件的限制而不得不采用较高的终锻温度的话，则需要采取适当的锻造后冷却的方法，加快在Ar1以上温度范围内的冷却速度，以求抑制网状碳化物的生成。若终锻温度为900～950℃，则锻后在Ar1以上温度范围内的冷却速度应不小于50℃/min。
万一锻造之后在工具钢内形成了网状碳化物，在一定程度上有可能通过重新加热至略高于Acm的温度进行正火加以弥补。但应指出，采用锻后重新加热正火的方法消除网状碳化物已属下策，因为这不仅大幅度增加能源的消耗，而且对于质量控制而言也不很理想。
如果正火加热温度偏低，则网状碳化物来不及熔解，在正火加热时没有溶解的碳化物会发生聚集，并在随后冷却和球化退火过程中进一步长大，成为粗大的碳化物，使得球化退化组织的碳化物粒度不均匀，对随后的淬火工艺性能和工具使用性能都产生不良影响；反之，正火加热温度提高，则奥氏体晶粒将会粗化，一旦二次碳化物*溶解之后，奥氏体晶粒长大倾向增大，以至于在随后冷却过程中容易重新形成网状碳化物。所以严格控制工具钢的终锻温度才是消除钢中网状碳化物的途径。