深冷處理對鉆頭性能的影響
時間：2020-01-16 14:37 點擊次數：0
對于含有大量合金元素的鉆頭材料來說，其馬氏體轉變終了點(Mf點)在室溫以下，常溫淬火后，材料中存在著大量的殘余奧氏體。采用深冷處理是降低殘奧，轉變馬氏體的有效方法。經大量實踐證明，鉆頭采用深冷處理后，不僅可降低殘奧，還可顯著提高耐磨性，提高使用壽命1~5倍。在此以W4Mo3Cr4VSi高速鋼為例，驗證其效果：
1 實驗方法
刀具選用鉆頭，采用科威嘉尼公司DC-80L深冷箱對其進行深冷處理，深冷處理工藝如圖1 所示。用硬度計、金相顯微鏡、掃描電鏡、天平等儀器，分別測量對比硬度、金相、組織和耐磨性能的變化。
鉆頭選用8mm、18.5mm兩種規格，在數控銑床上，分別對1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼和Q235A鋼上鉆孔，切削參數為：進給量f=640mm/min，孔深為20mm，主軸轉速為415r/min。
2 實驗結果與分析
2.1 鉆頭硬度變化
同一把鉆頭深冷處理前、后切削部分的硬度見表1。從表1可看出，經過深冷處理后，鉆頭的硬度提高了0.5 ～ 0.9HRC。
2.2 鉆頭耐磨性變化
兩種規格鉆頭鉆削實驗所得磨損曲線分別如圖2和圖3所示。由圖2和圖3可知，深冷處理后高速鋼鉆頭的耐磨性，比未經深冷處理的高速鋼鉆頭有顯著提高，耐磨性提高2～4倍。
2.3 金相組織變化
深冷處理前、后的鉆頭材料顯微組織照片如圖4所示。
高速鋼鉆頭顯微組織中有馬氏體、殘余奧氏體和碳化物顆粒。從圖4a中可以看出，深冷處理前，鉆頭材料的顯微組織中黑色片狀馬氏體組織相對較少，白色殘余奧氏體較多，并且分布不均勻。由于深冷處理溫度達到-160℃，而在0～-80℃時，高速鋼中的大部分殘余奧氏體轉變為馬氏體，使得組織中的黑色針狀馬氏體增多，分布趨于均勻；高速鋼在超低溫下，淬火馬氏體處于熱力學不穩定狀態，分解驅動力大，而在此溫度下碳原子擴散遷移能力較弱，在馬氏體基體上沉淀出細小的碳化物微粒，因此白色的碳化物顆粒增多，且組織分布更加均勻，如圖4b所示。
3 結論
1)實際切削實驗表明，深冷處理過程在一定程度上提高了鉆頭的硬度和耐磨性。深冷處理后刀具的使用壽命比深冷處理前提高2 ～ 4倍。
2)在深冷處理過程中，W4Mo3Cr4VSi高速鋼組織中的殘余奧氏體向馬氏體轉變，并且在馬氏體基體上沉淀出超細微的碳化物顆粒，從馬氏體基體上沉淀出的碳化物具有高紅硬性和強耐磨性，大大提高了高速鋼的耐磨性，強化了高速鋼基體。（注：實驗團隊為北京工業大學閻紅娟教授團隊，基點生物科技（常州）有限公司編輯整理摘錄）
