高速钢钻头热处理工艺的优化

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钻头热处理工艺设计是是决定钻头寿命的关键。江西省科学院应用物理研究所对高速钢钻头的热处理工艺进行了优化，取得了较好的效果。以W6Mo5Cr4V2钢直柄钻头的热处理为例（技术要求:柄部硬度35…

钻头热处理工艺设计是是决定钻头寿命的关键。江西省科学院应用物理研究所对高速钢钻头的热处理工艺进行了优化，取得了较好的效果。以W6Mo5Cr4V2钢直柄钻头的热处理为例（技术要求: 柄部硬度35~45HRC，刃部硬度63~66HRC; 变形量: 径跳≦0.06mm; 表面不得有氧化、脱碳、腐蚀等缺陷），他们采取了以下一些优化措施。

一、加热及淬火工艺的优化。

与传统热处理工艺相比，优化后具有两个特点: (1) 采用两次预热，一次低温预热 (600°C) 和一次中温预热 (860°C) ，而不是采用直接高温加热。在淬火加热前，通过分级预热处理，缩短了高温保温时间，减缓了钻头氧化、脱碳的趋势，并且缩小了温差，有利于减少钻头变形。(2) 采用分级、等温淬火。在钻头冷却过程中，采用分级、等温淬火法，将高温加热后的钻头放入570°C的钙盐炉中进行短暂停留，待钻头内外温度一致后，再放入270°C硝盐炉中保持一定时间，最后进行空冷。在保证钻头淬火后所需的力学性能前提下，经分级淬火，可使钻头温差减少，热应力降低，减小畸变倾向。等温淬火，有利于残余奥氏体转变成下贝氏体，降低了钻头的脆性，提高了钻头的韧性，减少了钻头开裂倾向。

二、回火工艺的优化。

与传统的多次回火工艺不同，采用回火与深冷处理相结合的方式，可以提高高速钢直柄钻头硬度和耐磨性。通过深冷处理，高速钢显微组织中部分残余奥氏体转化为马氏体，并在马氏体晶界上析出细小弥散的碳化物颗粒。碳化物的析出，一方面可以消除新旧马氏体引起的部分内应力; 另一方面由于这些细小碳化物的存在，有利于提高高速钢的硬度和耐磨性，并在一定程度上改善高速钢的韧性。这是因为从这种马氏体基体上析出的细小弥散的碳化物本身就兼具有高的耐磨性和第二相强化效应。

三、改进热处理工装夹具。

传统工艺中对要求中硬度的柄部一般是采取在刃部淬火、回火后再高频淬火; 或者在高温盐浴加热时，对钻头不采取任何辅助措施，直接用铁丝绑扎钻头，单件进炉并控制钻头浸入盐液深度。由于钻头体积小，形状不规则，在批量生产时，利用高频淬火效率很低；而单件加热淬火的方法不仅效率低，而且劳动强度大，还易造成柄部硬度过高的现象。因此，设计专用热处理辅助工装夹具很有必要。采用辅助夹具可采用以下操作步骤: (1) 将钻头装入工装夹具，进行预热; (2) 二次预热完后，将钻头连同夹具一起浸入盐浴内加热; (3) 待进入高温加热炉，让钻头柄部从盐浴表面露出，正好是钻头的沟槽处，只留下钻头刃部在盐浴内进行加热。通过上述工装夹具的巧妙设计，可以让钻头柄部进行不完全淬火处理，从而达到其硬度要求。这样，不但提高了劳动生产效率，而且还提高产品的合格率。

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