／； ／： ／： ／： ／： 一工 艺～ 轧制高速钢直柄麻花钻的真空淬火加热 周 圆，陈顺民，张摘岸 （上海工具厂有限公司，上海 ２０００９３） 要：鉴于与盐浴淬火加热相比，真空淬火加热具有不污染环境、工件无氧化、无脱碳、畸变小等优点，对 轧制的Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢直柄麻花钻进行了真空淬火加热试验。结果表明，钻头的显微组织、硬 度和红硬性与盐浴淬火加热的钻头相当，但切削性能因贫碳而稍差。提出了防止钻头在真空加热 时贫碳、脱碳等的改进措施。 关键词：直柄麻花钻；真空加热；使用寿命 中图分类号：ＴＧ１６２．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—１６９０（２０１３）０２—００４６—０３ Ｖａｃｕｕｍ Ｈｅａｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｒｏｌｌｅｄ Ｓｔｒａｉｇｈｔ Ｔｗｉｓｔ Ｄｒｉｌｌｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｓｔｅｅｌ ＺＨＯＵ Ｙｕａｎ．ＣＨＥＮ Ｓｈｕｎｍｉｎ．ＺＨＡＮＧ Ａｎ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒｉａｌ ｖａｃｕｕｍ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｚｉｎｇ ｒｏｌｌｅｄ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｔｗｉｓｔ ｄｒｉｌｌｓ ｏｆ Ｗ６Ｍｏ５ Ｃｒ４Ｖ２ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｎｏ ｉｍｐａｃｔ ｔｏ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ—ｆｒｅｅ， ｏｘｉｄａｔｉｏｎ－ｆｒｅｅ ａｎｄ ｓｍａｌｌ—ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｉｎ ｓａｌｔ ｂａｔｈ ｆｏｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｚｉｎｇ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ，ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｓ ａｒｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｓ ｈｅａｔｅｄ ｉｎ ｓａｌｔ ｂａｔｈ ｆｏｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｚｉｎｇ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｐｏｏｒｅｒ ｄｕｅ ｔｏ ｐａｒｔｉａｌ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｓ ｆｒｏｍ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｒ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｖａｃｕｕｍ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｚｉｎｇ，ｅｔｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｉｇｈｔ ｔｗｉｓｔ ｄｒｉｌｌ；ｖａｃｕｕｍ ｈｅａｔｉｎｇ；ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ 高速钢直柄麻花钻是通用刀具，市场需求量大， 批产量往往达几万件至几十万件，通常采用热轧、热 脱碳、畸变小、表面质量好等优点，还具有脱气、脱脂 的效果，所以已成为国内热处理技术发展的热点。 挤压、铣削或磨削等冷热加工工艺生产。直柄麻花 钻要求具有高硬度、高红硬性、高耐磨性和一定的韧 性。其热处理技术条件为：刃部硬度６３～６６ ＨＲＣ， 柄部３Ｏ～４５ ＨＲＣ，淬火、回火组织正常。大多采用 为了达到减少热处理污染源，逐步减少并淘汰氯化 钡盐浴炉、向真空热处理过渡的目标，我公司热处理 厂对直柄轧制麻花钻进行了真空热处理试验，以便 最终以真空热处理取代盐浴热处理。 盐浴热处理，仅对少量精度要求较高的全磨制小直 柄钻或铣制钻（直径≤３ ｍｍ）采用真空热处理。 １ ￣Ｌ￥１Ｊ直柄麻花钻的真空热处理试验 １．１ 试验项目 盐浴热处理虽然有加热速度快、畸变小、生产率高、 柄部与刃部可一次淬硬等优点，但高温盐浴炉所用 的氯化钡有毒，所产生的炉气、炉渣、清洗水会对环 境造成污染。因此，高温氯化钡盐浴炉是我国暂缓 直柄麻花钻的淬火晶粒度、回火程度、硬度、红 硬性以及切削寿命（切削性能）。 １．２试验产品的材料和规格 淘汰的热处理设备。真空热处理是公认的高效节能 无污染的清洁热处理技术…，具有工件无氧化、无 试验产品为 ２．５ ｍｍ×５７ ｍｍ的直柄轧制麻 花钻，为经轧制后切割磨头并粗磨外圆的半成品，表 收稿日期：２０１２—０４．０５ 作者简介：周 圆（１９８４一），男，上海人，学士，从事金属材料理化分析与热处理工艺研究工作。 联系电话：０２１￣５３８６５３８×３２８ ・４６‘ 《热处理》 ２０１３年第２８卷第２期 ２．２硬度 测量两组 ２．５ ｍｍ直柄轧制麻花钻的螺旋角、 麻花钻刃部及柄部硬度为６４．４～６６．８ ＨＲＣ。 ２．３红硬性 麻花钻经６００ ｏＣ×４ ｈ回火后的硬度为 ６２．３ ＨＲＣ。 ２．４切削性能 顶角、后角、横刃角、倒锥、径向圆跳动等参数。由于 是同一批投料加工的钻头，其几何参数基本相同。 ２．４．３试切材料 被切削材料为调质态的４０Ｃｒ钢，硬度２００～ ２２０ ＨＢ。 ２．４．１试验样品 １ ２ ３ ４ ５ Ａ Ｂ Ｄ Ｅ Ｆ ２．４．４切削试验设备 Ｄ．Ｍ．Ｇ五轴加工中心（ＤＭＵ ５０ｅＶｏ ｌｉｎｅａｒ）。 ２．４．５切削性能 随机抽取经真空热处理和盐浴热处理的 ２．５ １Ｔｉｍ×５７ ｍｍ直柄麻花钻成品各５支进行测试。 ２．４．２几何精度 切削数据见表２。 表２ 真空加热淬火和盐浴加热淬火的 ２．５ ｍｍ轧制直柄麻花钻的切削性能 Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ２．５－ｍｍ－ｄｉａｍｅｔｅｒ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｔｗｉｓｔ ｄｒｉｌｌｓ ｖａｃｕｕｍ ｈｅａｔｅｄ ｏｒ ｓａｌｔ ｂａｔｈ ｈｅａｔｅｄ ｆｏｒ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ 刀具类型霉 ／ 盐浴淬火 ２５ ／ ３１８３ ／ 辈Ｍ ３５０ 切 ｍｍ钻头状态飙数 ７．５ 真空淬火 ２５ ３１８３ ０．１１ ３５０ ７．５ 未断 断 未断 未断 未断 未断 未断 未断 未断 未断 ３分析与讨论 ３。１热处理效果 的原因是，直柄麻花钻在１１００～１１５０ ｏＣ轧制时产 生氧化，钻头表面有一层蓝色氧化膜，在真空热处理 时氧化膜加热分解产生氧化性气氛，从而导致淬火 加热时出现氧化脱碳或贫碳。 从上述检测数据可看出， ２．５ ｍｍ轧制直柄麻 花钻真空热处理后的淬火晶粒度、硬度、红硬性基本 与盐浴热处理的相同，真空热处理与盐浴热处理的 效果相当。 ３．２切削寿命 ４改进措施 （１）Ｆｅ，０ 氧化膜在真空炉内的加热分解与真 空度的高低即压力大小有关，也与加热温度有关。 真空度越高，越容易分解；温度高于５７０ ｏＣ就开始分 从西２．５ ｍｍ轧制直柄麻花钻切削性能数据可 以看出，盐浴热处理的钻头切削寿命高于真空热处 解，温度越高，分解越完全。因此，可增加一次 ∞ 理的钻头，前者５支平均钻孔数达１２２．８个，而真空 ６００～６５０ ｏＣ的预热，并保持≤１０ Ｐａ的炉压，以促 热处理的钻头５支平均钻孑Ｌ数为８５．８个，且有３支 切削性能较好的钻头钻孔数明显高于３支真空热处 理钻头。 ３．３原因 使氧化膜分解，尽量抽除残留氧气。 （２）轧制钻在淬火前酸洗，消除表面氧化膜。 （３）有条件时，在１０５０℃预热阶段通入占氮气 比例０．５％～１．０％的ＣＨ４作保护气氛，形成Ｎ ＋ 经真空热处理和盐浴热处理的轧制直柄麻花钻 为同一批料加工的钻头，几何精度基本相同，且切削 条件完全一致，只是热处理方式不同，切削寿命产生 差异的原因是真空热处理有少部分钻头存在淬火贫 碳现象，严重的甚至出现脱碳，头部贫碳或脱碳导致 （０．５％～１．０％）ＣＨ４保护气氛（高温加热时停止通 ＣＨ ），既不脱碳，又不增碳，可实现光亮淬火 。 参考文献 ［１］薄鑫涛，郭海祥，袁凤松．实用热处理手册［Ｍ］．上海：上海科 学技术出版社，２００９． 钻头切削时易产生早期磨损，影响最终的切削寿命。 通常真空热处理不会产生贫碳或脱碳，产生贫、脱碳 ・［２］吕德隆．兵器工业的热处理节能技术现状和展望［Ｊ］．热处理 技术与装备，２０１２，３３（１）：１—９． ４８・ 《热处理》 ２０１３年第２８卷第２期