高速钢刀具磨削裂纹缺陷分析及用高频加热设备改进

    高速钢刀具是切削加工钢制零件的重要工具，其材料是W6M05Cr4V2高速钢。常用的高速钢刀具有圆滚丝模、齿轮滚刀、铣刀、拉刀和车刀等。生产中发冤，高速钢刀具在磨削后时常发生磨削裂纹，严重时甚至造成刀具开裂失效，严重影响刀具质量和正常生产。检验发现，通常磨削裂纹细短而密集，深度浅，深度≤0.Olmm，裂纹方向与磨削方向垂直，易在夹角或沟槽部位应力集中处产生。如果刀具回火不足，以及薄片刀具出现表面严重脱碳，可产生网络状磨削裂纹。

    磨削裂纹形成的因素较多，但主要有两点：一是磨削砂轮选择不当，磨削工艺不合理，如进给量大，进给速度快和冷却不良等；二是热处理工艺不佳，刀具热处理后残留应力较大、残留奥氏体量多等。刀具磨削时，磨削高温使磨削部位立生体积膨胀，出现拉应力；当磨削热温超过相变温度时，引起刀具发生组织转变，产生组织应力。磨削应力是组织应力和热应力叠加的结果。当叠加应力超过刀具薄弱部位的断裂强度时，工件出现磨削裂纹。根据以上分析，提出防止刀具磨削裂纹产生的工艺改进措施如下：

  (1)选择合适砂轮和合理的磨削工艺，控制磨削量均匀适当，磨削进给量一次不要过大，冷却应均匀适当并且冷却充足，避免磨裂发生。   

  (2)刀具材料应碳化物偏析小，碳化物细小均匀，提高刀具材料质量。
  (3)采用高频加热设备热处理工艺，使刀具组织细小均匀，强度高、硬度高并且韧性好，防止磨裂发生。
  (4)刀具设计结构要合理，防止磨削中局部部位出现热积聚导致磨削裂纹产生，适当加大圆角和棱沟、槽处圆弧过渡等。

    圆滚丝模磨削后出现磨削裂纹。分析认为，圆滚丝模滚压加工中刃部主要承受冲击与摩擦作用，主要要求刀具高强度、高耐磨性和韧性良好，硬度和热硬性是次要指标，因而将刀具硬度要求改为60 -63HRC。另外，刀具存在残留奥氏体多和回火不充分弊病，应对工艺中进行改进。

   改进工艺如下：
   (1）高频加热设备淬火加热温度降低15 -20℃，加热时间加长50%
   (2) 分级等温淬火改为600 - 62V  空冷至30WC ，淬人260 -280℃硝盐中等温淬火2h。
   (3) 三次回火：第一次回火温度为580℃，第=次回火温度为590 -600℃ ，第三次回火温度为560℃。改进工艺后，圆滚丝模硬度≥62HRC，磨削裂纹消失，模具工作寿命提高3 一4倍。