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現(xiàn)代化的金屬切削加工對刀具的要求是高切削速度高進(jìn)給速度、高可靠性、長壽命、高精度和良好的切削控制丨性高速鋼由于其極高的硬度熱穩(wěn)定性和熱硬性，現(xiàn)己大量應(yīng)用于制造各種切削加工工具，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、絲錐、板牙等所以，改變碳化物分布形態(tài)，進(jìn)一步提高其硬度是強(qiáng)高速鋼刀具的強(qiáng)韌性，延長使用壽命的關(guān)鍵1常規(guī)熱處理方法的應(yīng)用采用普通淬火加回火的熱處理方法可適當(dāng)改善高速鋼中碳化物的分布目前對無鈷超硬高速鋼M2Al鋼的研究都是在鹽浴分級淬火條件下進(jìn)行的，北京科技大學(xué)的周體和等提出采用真空熱處理技術(shù)提高無鉆超硬高速鋼M2Al的強(qiáng)韌性，指出影響M2Al鋼強(qiáng)韌性的*主要因素不是混晶和奧氏體晶粒度的大小，而是鋼中碳化物的形態(tài)和分布；采（接上頁）達(dá)到RaQ2Mm，拋光效率提高30（%，但有關(guān)燒成規(guī)范有待進(jìn)一步研究和完善本工藝對振動強(qiáng)化拋光其他材料工件，制備相應(yīng)的磨塊具有價值秦耿。淺談白剛玉磨粉燒的作用。磨料磨具與磨中國磨料磨具工業(yè)公司組織編寫。磨料磨具技術(shù)手冊。北京：兵器工業(yè)出版社，1993.李印江編著。磨具配方的選擇與調(diào)整。北京：兵器工業(yè)出版社，1992.華南工學(xué)院等。金屬切削原理及刀具設(shè)計。上海：上?？萍汲霭嫔?，1981.國家863高科技資助項目（2002AA421220）責(zé)任編輯韓方丁用充入惰性氣體進(jìn)行真空加熱提高真空淬火溫度的方法，能提高加熱速度，阻礙異常大晶粒的形成，使高速鋼硬度達(dá)HRC66以上2表面涂層技術(shù)表面涂層技術(shù)是指在高速鋼刀具基體上通過物理或化學(xué)方法沉積1層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜，從而使刀具具有表面硬度高，摩擦因數(shù)小，熱導(dǎo)率低，可加工硬質(zhì)材料等功能表面涂層技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對刀具性能的改善和高速切削加工技術(shù)的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作甩近年來，國內(nèi)外涂層技術(shù)迅猛發(fā)展，在新型刀具的生產(chǎn)制造中，涂層刀具發(fā)展*快，目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家涂層刀具己占80%以上，CNC機(jī)床上所用切削刀具有90%以上采用了涂層技術(shù)刀具涂層技術(shù)主要分為化學(xué)氣相沉積技術(shù)（CVD）和物理氣相沉積技術(shù)（PVD）隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了綜合PVD和CVD的PACVD技術(shù)，另外還有離子束濺射方法中能離子束輔助沉積技術(shù)（IBAD）以及低溫中溫化學(xué)氣相沉積技術(shù)。
常用的涂層材料有碳化物氮化物、碳氮化物、氧化物硼化物硅化物、金剛石及復(fù)合涂層8類應(yīng)用較多的是TiC，TiN，AI2O3金剛石以及復(fù)合涂層不同涂層材料的刀具，使用效果是不一樣的吳大維等采用DC反應(yīng)磁控濺射和電弧離子鍍相結(jié)合的方法在高速鋼上沉積氮化碳氮化鈦復(fù)合膜，研究表明，復(fù)合膜的顯微硬度為HV50.心54.1GPa，具有很高的耐磨性，大幅度提高了刀具的使用壽命3激光表面處理3.1激光強(qiáng)化高速鋼原理高速鋼刀具通常失效在刃口部位，因此，刀具的強(qiáng)韌化處理主要是針對刃口，希望在刃口部位有選擇性地進(jìn)行強(qiáng)韌化處理，而不影響到基體的韌性前面所提到的淬火加回火是對整個零件進(jìn)行處理，勢必會影響到基體的韌性在激光處理過程中，由于激光能量密度高，加熱速度和冷卻速度快，使鋼中奧氏體的晶粒得到細(xì)化且不易長大，同時大量碳化物溶入奧氏體，使隨后得到的馬氏體中碳及合金元素的含量加，所以激光處理后所得到的組織熱硬性顯著提高，在快速冷卻過程中析出的少量碳化物極細(xì)小且彌散分布，對提高鋼的硬度及耐磨性也都非常有利因此，高速鋼經(jīng)激光處理后，其硬度和耐磨性都可得到一定程度的提高，其使用壽命可進(jìn)一步延長由于是對刃口局部加熱，因此，既提高了刃口的耐磨性，又保持了基體的韌性3.2激光強(qiáng)化高速鋼應(yīng)用近年來，不少學(xué)者進(jìn)行了大量的高速鋼激光表面強(qiáng)化處理研究，主要強(qiáng)化方法有激光相變硬化激光重熔和激光合金化。
陳春煥等研究了W6Mo5Cr4V2高速鋼的激光淬火工藝，經(jīng)過激光表面淬火后，得到晶內(nèi)細(xì)化的馬氏體和殘余奧氏體，碳化物減少，硬度得到顯著提高，進(jìn)而也提高了耐磨性和使用壽命。
研究表明，高速鋼激光處理后若加以適當(dāng)溫度的回火處理，可進(jìn)一步提高其硬度。不少學(xué)者將激光處理技術(shù)與常規(guī)淬火回火工藝結(jié)合起來提高高速鋼的性能陳傳忠等研究了W18Ci.4V刀具經(jīng)激光相變強(qiáng)化后的組織和耐磨性、切削性，結(jié)果表明，激光相變強(qiáng)化后刀具強(qiáng)化層峰值硬度達(dá)HV906，經(jīng)640C回火后強(qiáng)化層硬度提高到HV1003以上，耐磨性提高了8倍，刀具壽命提高了5倍他還對比研究了W18Cr4V高速鋼經(jīng)激光重熔處理后的組織和性能，結(jié)果表明，常規(guī)淬回火組織經(jīng)激光重熔后其硬度韌性都有提高，熔化層的殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，經(jīng)640C回火后，由于殘余應(yīng)力的消除及重熔組織中馬氏體的二次硬化和殘余奧氏體的二次淬火效應(yīng)其耐磨性能有了進(jìn)一步提高。
石功奇等將激光合金化和常規(guī)熱處理方法結(jié)合起來，研究了M2高速鋼強(qiáng)韌化處理后的組織和性能。首先用純鈷粉對退火態(tài)的M2高速鋼進(jìn)行激光合金化處理，鈷合金化后硬度可達(dá)HV800，再采用1220C淬火，560C回火處理，使激光快速熔化組織明顯細(xì)化，未熔碳化物析出量減少，加基體的合金度，經(jīng)淬火回火處理后，硬度可達(dá)HV1150，明顯高于未進(jìn)行Co合金化的M2高速鋼4存在的主要問題和解決辦法目前，高速鋼刀具己進(jìn)入一個高速發(fā)展的階段，基體材料在不斷地進(jìn)行改進(jìn)，從*初的W18C.4V，W6Mo5Cr4V2發(fā)展到M2Al，W12RE，B201，V3N，W9Al，W9C5，W5C3高性能高速鋼以及粉末高速鋼，使基體的硬度進(jìn)一步提高。而高速鋼性能的硬度和強(qiáng)度（韌性）2個關(guān)鍵指標(biāo)是矛盾的，硬度高的材料往往強(qiáng)韌性較低，而韌性的提高以犧牲硬度為代價找到硬度和強(qiáng)韌性的*佳結(jié)合點，提高高速鋼的耐磨性，延長刀具的使用壽命是科研工作者的*終目標(biāo)4.1涂層的結(jié)合性能如今我國高速鋼刀具的強(qiáng)化技術(shù)己取得了長足的進(jìn)步，刀具的涂層技術(shù)結(jié)合了基體高強(qiáng)度、高韌性和涂層高硬度、高耐磨性的特點，提高了刀具的耐磨性而不降低其韌性涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴(kuò)大，在一些特殊幾何形狀和超薄層刀片上的優(yōu)越性尤其顯著。但是刀具用現(xiàn)有的涂層工藝進(jìn)行涂覆后，因基體材料和涂層材料性質(zhì)差別較大，涂層殘留內(nèi)應(yīng)力大，涂層與基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度低，涂層易剝落，而且還會造成基體強(qiáng)度下降涂層刀具還具有刀片重磨性差，涂層設(shè)備復(fù)雜、昂貴，工藝要求高，涂覆時間長，刀具成本上升等缺點。今后工作的重點在于尋求性價比高的涂層材料和涂覆方法，優(yōu)化工藝參數(shù)，改進(jìn)涂層設(shè)備，以真正達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效低成本的加工目標(biāo)。
4.2激光強(qiáng)化技術(shù)的深入研究激光表面強(qiáng)化方法可選擇性地進(jìn)行局部處理，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，但通常要輔以常規(guī)熱處理方法才能達(dá)到*佳的強(qiáng)韌化效果目前，高速鋼的激光強(qiáng)化方法主要以激光相變硬化技術(shù)為主，激光重熔和激光合金化的研究較少，熔化狀態(tài)下高速鋼的組織轉(zhuǎn)變及性能還有待進(jìn)一步研究4.3復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)的提出由于高速鋼材料本身的高硬性以及刀具幾何形狀的特殊性，通常僅靠單一的強(qiáng)韌化方法很難達(dá)到*佳處理效果，所以將多種處理技術(shù)結(jié)合起來形成復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)，充分利用各自的特點，優(yōu)勢互補(bǔ)，以達(dá)到*佳的處理效果，將是今后高速鋼刀具強(qiáng)韌化處理研究的新思路，如涂層技術(shù)與激光技術(shù)的結(jié)合，激光技術(shù)與常規(guī)熱處理方法的結(jié)合等。表面鍍層技術(shù)可在表面形成耐磨、耐蝕的非晶鍍層，若再加入一些硬質(zhì)相可獲得高性能的鍍層，鍍層技術(shù)簡單，易操作，成本低，故可用來對高速鋼刀具進(jìn)行強(qiáng)化處理，但通常鍍層與基體的結(jié)合不好，鍍層易于脫落，于是可用激光強(qiáng)化技術(shù)對鍍層進(jìn)行強(qiáng)化處理，因此，表面鍍層技術(shù)與激光技術(shù)的復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)將是高速鋼刀具強(qiáng)韌化處理的新方向。
5結(jié)語強(qiáng)高速鋼刀具的強(qiáng)韌性，是現(xiàn)代切削加工技術(shù)快速發(fā)展的迫切要求改變高速鋼內(nèi)碳化物分布形態(tài)，進(jìn)一步提高其硬度，是強(qiáng)高速鋼刀具的耐磨性、延長使用壽命的關(guān)鍵表面涂層技術(shù)能較好地解決高速鋼刀具硬度和強(qiáng)韌性的矛盾，提高刀具的使用性能，但存在涂層與基體結(jié)合不好，成本較高等缺點激光表面處理技術(shù)能適當(dāng)細(xì)化組織，使碳化物彌散均勻析出，提高高速鋼刀具的耐磨性，但通常要輔以常規(guī)熱處理技術(shù)方能達(dá)到*佳處理效果將幾種強(qiáng)化方法綜合起來形成復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)，優(yōu)勢互補(bǔ)，可望真正達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效低成本的加工目標(biāo)郭耕三。高速鋼及其熱處理。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.周體和，馬素娟。真空熱處理對超硬高速鋼M2Al組織性能的影響。金屬熱處理，1999（5）：胡紅玉。涂層刀具發(fā)展動向。機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1997（1）：5-7.陳旭。MT-CVD氮碳化鈦涂層新工藝。工具技術(shù)，1998，周志明。高速鋼刀具的新涂層材料。工具技術(shù)，1991，25（1）：14-17.王寶友，崔麗華。涂層刀具的涂層材料、涂層方法及發(fā)展王核源，王敬華。TiN涂層高速鋼刀具的磨損特性及磨損規(guī)律。工具技術(shù)，1999.李成芳，梁工英，沈蓮。激光熱處理提高高速鋼耐磨性的研宄。金屬熱處理學(xué)報，1995，16（4）：42-46.陳春煥，楊蔚，范英。高速鋼帶鋸激光處理研宄。大連鐵陳傳忠，于慧君，朱瑞富等。高速鋼激光相變強(qiáng)化層的耐磨性及刀具的切削性能。中國激光，1996，23（陳傳忠，于慧君，周香林等。高速鋼激光重熔后的組織石功奇，丁培道，劉江龍等。M2高速鋼激光表面鈷合金化的研宄。金屬熱處理，1995（5）：責(zé)任編輯韓方
來源：中國刀具網(wǎng)
