怎樣進行形狀復雜高速鋼大件的熱處理

　　高速鋼中含有很高的碳及大量的合金元素，熱處理后硬度高達63~79HRC，這些特點使得高速鋼在進行熱處理時，經常會出現開裂、硬度不足、過熱或過燒、局部熔蝕、變形等缺陷，特別是厚大件、復雜件的熱處理。工藝分析指出：硬度不夠的問題，主要是熱處理過程中發生脫碳所致。熱處理保溫時間不夠或者溫度過低，也都可能造成硬度不足。過熱、過燒或熔蝕的問題，是由于淬火溫度過高或高溫保溫時間過長。出現裂紋的問題是由于淬火過熱、加熱速度過快、淬火冷速太快、回火不及時或不充分。形狀復雜、零件截面突變，厚薄懸殊的高速鋼零件，更容易發生開裂。大尺寸，大厚度，要求高硬度的高速鋼零件，熱處理過程中產生的應力大，淬火冷速也難以上去，加之零件不同部位的厚度差大，熱處理時不僅容易開裂而且經常會出現厚的部分硬度不夠，而薄的部分又發生局部過熱或熔蝕的情況。

　　針對上述問題，中航工業昌河飛機公司對高速鋼大件的熱處理進行了工藝改進。主要有以下幾點：

　　一、鍛件毛壞及時退火。為消除坯料在鍛造時產生的內應力，細化晶粒，為淬火作組織準備，高速鋼鍛造后必須及時退火。退火后的組織為索氏體和碳化物。

　　二、優化淬火工藝。為避免高速鋼中碳與合金元素的損失，熱處理過程盡量采用中性鹽浴保護熱處理，且對鹽浴采取更嚴格的脫氧處理。為消除切削應力，減少熱處理加熱過程中零件內外的溫度差，在800~850℃預熱的基礎上，增加一次500~600℃預熱，而且每次預熱要熱透。要恰當選擇淬火加熱溫度，既要使碳化物充分溶解，又要避免晶粒異常長大及剩余碳化物的聚集。對于W18Cr4V鋼而言，可取1260~1280℃，使奧氏體晶粒度在9到10級。同樣，保溫時間的選擇，根據零件的大小和形狀、加熱介質以及使用要求，既要保證碳化物達最大溶解，又不使零件任何部分有晶粒過分長大、過燒的現象；特別是厚大件，主要保證刀刃的硬度和切削性能。應該以刀刃部位的厚度為基數來確定保溫時間，以消除刀刃處晶粒粗、脆性大、開裂或局部熔蝕等缺陷。對于形狀復雜的厚大件用油淬或空冷方式淬火冷卻，很難既保證硬度，又不開裂，必須使用分級鹽浴或多次鹽浴冷卻。對于W18Cr4V鋼而言，可以在600~650℃等溫的基礎上，增加280~300℃鹽浴等溫處理，保證表層馬氏體轉變，心部的馬氏體、貝氏體轉變，減少應力，防止氧化。

　　三、改進回火工藝。高速鋼淬火后，奧氏體含量會達到30%，回火過程中很難一次消除，故采用560℃三次回火，且每次回火適當延長，在零件熱透后保溫一小時。

　　檢測證明，經熱處理工藝優化后，得到細小的回火馬氏體+較多的粒狀碳化物及少量殘留奧氏體的顯微組織，硬度為63~66HRC。其綜合機械性能良好，完全滿足使用要求。