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冷剪刃淬火工艺的改进 |
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作者： |
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图1所示为轧钢厂2000kN冷剪机剪刃，其材料为6CrW2Si钢，要求硬度52～56HRC。根据冷剪刃的工作状况，刃必须具备高的强度和硬度，同时还要具备一定的塑性和韧性。该剪刃的工作状态极其恶劣，生产单位为了提高生产效率，根据棒料直径的大小一次要剪切几根，十几根，有时甚至要剪切二十几根，因此剪刃承受着极大的冲击力和剪切力。这要求剪刃具有很好的强韧性配合。 
图1 冷剪刃简图
根据用户反映，在正常生产过程中，一个班要平均报废2～3副剪刃。这样势必要加大工人的劳动强度，降低生产效率，而剪刃报废的主要形式是崩刃掉块。
针对上述情况，我们对6CrW2Si钢的热处理特性进行了认真的分析和探讨，力求在保证硬度的情况下尽量提高剪刃的冲击韧度。
1 一次改进生产工艺及措施
1.1 淬火温度
剪刃的原始热处理工艺为淬火加热880℃×90min，预冷至棱角暗红色入油冷却，后经260℃×120min回火。根据图2所示，6CrW2Si钢在930～950℃加热淬火后其硬度完全能够达到图纸要求，而冲击韧度可以达到峰值。高温加热淬火可以充分发挥钢中合金元素的强化作用，提高剪刃的强韧性及耐磨性，因此淬火温度确定为940℃。
图2 6CrW2Si钢淬火温度与HRC、αK的关系
1.2 回火温度
在保证硬度的情况下，尽量提高剪刃的冲击韧度。根据图3所示，6CrW2Si钢于260℃回火不但能够满足硬度要求，而且冲击值可以达到峰值，所以回火温度定为260℃。
图3 6CrW2Si钢回火温度与HRC、αK的关系
1.3 防氧化脱碳
由于6CrW2Si钢脱碳敏感性较强，因此剪刃入炉前表面均涂防氧化脱碳涂料加以保护，防止表面氧化脱碳。
按照上述工艺处理以后，硬度达到54～56HRC，符合图纸要求。剪刃经用户使用证明，效果有所好转但不甚理想，使用寿命由原来的单班报废2～3副，降到单班只用一副，寿命比原来的提高1～2倍。剪刃失效的主要形式仍然是崩刃掉块，且该工艺还存在工件变形大，并有淬裂倾向。为了进一步提高剪刃的使用寿命，我们对该工艺又进行了改进。
2 二次工艺改进
2.1 工艺
根据6CrW2Si钢对贝氏体等温淬火适应性极好这一特点，我们将剪刃进行了预淬等温淬火处理，工艺如图4。
图4 改进后的工艺
新工艺的特点是：将加热好的工件首先淬入冷油中，使其冷却到Ms点以下，并作短暂停留，使剪刃的表面形成少量的马氏体，然后迅速转入硝盐炉中进行贝氏体等温处理，这样预先生成的马氏体不但能够提高表面硬度，而且对贝氏体的转变具有促进作用。
2.2 效果
采用新工艺处理的剪刃，其变形极少，平直度变形量由原来的1～2mm减少为0.2～0.3mm，而且从未出现过淬裂报废现象。处理后硬度达到53～55HRC，符合图纸要求。剪刃的使用寿命大有提高，由原来的一个单班报废2～3副剪刃，提高到现在的一副剪刃可连续使用3个单班，而且从未出现过崩刃掉块现象，其失效形式是正常的磨损和局部被压塌，同时这些失效的剪刃除了极少数严重损坏报废以外，经过磨削仍可以继续使用。剪刃的使用寿命大幅度地提高，减轻了工人们的劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本。采用此工艺处理的剪刃比原处理后的使用寿命提高5～8倍，比一次工艺改进前提高3倍，其效果十分显著。
生产实践证明，6CrW2Si钢经预淬等温处理新工艺，能够减小变形，避免开裂，得到很好的强韧性配合，从而大幅度提高冷剪刃的使用寿命，有效地提高生产效率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度。
参考文献：
［1］冯晓曾．模具用钢和热处理［M］．北京：机械工业出版社，1984：163～165，242．(end)
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(4/1/2005) |
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