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深冷处理箱对钻头性能的影响

对于含有大量合金元素的钻头材料来说,其马氏体转变终了点(Mf点)在室温以下,常温淬火后,材料中存在着大量的残余奥氏体。采用深冷处理是降低残奥,转变马氏体的有效方法。经大量实践证明,钻头采用深冷处理后,不仅可降低残奥,还可显著提高耐磨性,提高使用寿命1~5倍。在此以W4Mo3Cr4VSi高速钢为例,验证其效果:
      1 实验方法
      刀具选用钻头,深冷处理箱对其进行深冷处理,用硬度计、金相显微镜、扫描电镜、天平等仪器,分别测量对比硬度、金相、组织和耐磨性能的变化。

      钻头选用8mm、18.5mm两种规格,在数控铣床上,分别对1Cr17Mn6Ni5N不锈钢和Q235A钢上钻孔,切削参数为:进给量f=640mm/min,孔深为20mm,主轴转速为415r/min。
      2 实验结果与分析
      2.1 钻头硬度变化
      同一把钻头深冷处理前、后切削部分的硬度见表1。从表1可看出,经过深冷处理后,钻头的硬度提高了0.5 ~ 0.9HRC。

      2.2 钻头耐磨性变化
      深冷处理后高速钢钻头的耐磨性,比未经深冷处理的高速钢钻头有显著提高,耐磨性提高2~4倍。

      2.3 金相组织变化高速钢钻头显微组织中有马氏体、残余奥氏体和碳化物颗粒。深冷处理箱处理前,钻头材料的显微组织中黑色片状马氏体组织相对较少,白色残余奥氏体较多,并且分布不均匀。由于深冷处理温度达到-160℃,而在0~-80℃时,高速钢中的大部分残余奥氏体转变为马氏体,使得组织中的黑色针状马氏体增多,分布趋于均匀;高速钢在超低温下,淬火马氏体处于热力学不稳定状态,分解驱动力大,而在此温度下碳原子扩散迁移能力较弱,在马氏体基体上沉淀出细小的碳化物微粒,因此白色的碳化物颗粒增多,且组织分布更加均匀,

       3 结论
      1)实际切削实验表明,深冷处理过程在一定程度上提高了钻头的硬度和耐磨性。深冷处理后刀具的使用寿命比深冷处理前提高2 ~ 4倍。
      2)在深冷处理过程中,W4Mo3Cr4VSi高速钢组织中的残余奥氏体向马氏体转变,并且在马氏体基体上沉淀出超细微的碳化物颗粒,从马氏体基体上沉淀出的碳化物具有高红硬性和强耐磨性,大大提高了高速钢的耐磨性,强化了高速钢基体。

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