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摘要在机械制造工业中，金属切削刀具占有相当重要的地位，直接影响切削刀具的质量和使用寿命的，除材料性能以外，热处理工序也是非常重要的一环。有了良好的金属材料，如果不能采取正确的热处理方法，仍旧不能发挥它的潜在性能。为此本文针对刀具对材料的技术要求、更好的发挥材料本身的潜在性能来阐述和总结热处理工艺在高速钢刀具上的应用。
关键词刀具高速钢热处理
1.引言
1.1刀具对材料的技术要求:
1.1.1高的硬度一般机械加工刀具的硬度应大于HRC60，加工软金属材料的硬度可稍低一些。
1.1.2高的耐磨性耐磨性是直接决定着刀具使用寿命的，耐磨性影响着机械加工效率和先进工艺的推广，因此它是切削刀具的重要条件之一。
1.1.3高的热硬性热硬性是指刀具在高温工作条件下仍能保持着高硬度，热硬性是高速钢切削工具的另一重要条件。
1.1.4足够的塑性和韧性在各种形式的切削加工过程中，刀具承受着不同的程度的应力，包括切应力、抗应力（抗拉、抗扭、抗弯）、冲击应力等。因此要求刀具有一定的塑性和韧性，以防止脆性断裂和刃口尖端处的崩刃等现象产生。
1.2高速钢：它是含有w、cy、v等合金元素较多的合金工具钢。如w18cv4v是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛的用于制造较为复杂的各种刀具。如钻头、铣刀、铰刀、拉刀和其他成型刀具。高速钢俗称锋钢或风钢；称锋钢是因为用高速钢w18cv4v制造的刀具硬度能达到HRC62-65度非常锋利。称为风钢是针对热处理操作而言，一般的钢铁材料制造的刀具要想满足技术要求在加热后需借助油或水中快速冷却，而高速钢制造的刀具在有效厚度小于5mm的工件，加热后在流动的空气中（风中）就能淬上火，就能获得相当的硬（HRC55-60）因此而得名。W18Cr4V钢中合金元素的作用。高速钢的特殊性是有其化学成分所决定的（只有经过一定的热处理才能体现出来）。
2.热处理工艺
2.1高速钢的锻造和退火
2.1.1高速钢的锻造高速钢碳化物不均匀性，对刀具的机械性能、工艺性能都很大的影响，这是矛盾的主要方面。为了消除碳化物的不均匀性，我们只有通过锻造来改变碳化物的分布，提高钢材内部的组织质量。但是往往在实际的锻造过程中会发生材料裂纹的主要缺陷，一方面除了材料本身的因素外，锻打时停锻温度过低，冷速过快，加热不足及加热不均匀也会引起开裂。
2.1.2高速钢的退火高速钢的退火的目的是降低硬度，便于切削加工，消除锻造的应力（内、外应力）并为随后的机械加工、淬火做好组织准备。
退火工艺：将工件加垫至870—880℃，保温4小时，速冷至740—750℃（冷至C曲线的拐弯处）保温6小时，使奥氏体等温分解，随炉冷至500—550℃出炉空冷。
2.2高速钢的预热
由于高速钢含有多量的合金元素，因此导热性较差，塑性较低。在淬火加热过程中，为了减少刀具的变形和开裂，必须经过一次或二次预热。刀具在预热温度停留一段时间，减少了加热的热应力。预热温度一般选择在稍高于AC1点（约820℃左右）的范围，这使高速钢加热中的索氏体向奥氏体的相变在较低的温度范围内预先发生，从而减少了最后加热时的相变应力。通过预热，可以缩短高温加热时间，有利于防止脱碳和提高生产效率。
2.3高速钢的淬火、回火
高速钢刀具所要求的硬度、强度、热硬度和耐磨性是通过正确的淬火和回火之后获得的，所以淬火回火工艺决定刀具的使用性能和寿命，是热处理的关键。
2.3.1淬火加热、保温在工件经过800-850℃温盐浴炉中预热后，转入高温盐炉1280℃中加热，加热系数为8—15秒/毫米。根据不同形状的工件，在高温盐炉的保温相应的时间后。其内部组织碳和合金元素以最大限度的溶入奥氏体中。同时又不使奥使体晶粒过分长大，为淬火冷却后满足技术要求创造了便利条件。
2.3.2淬火冷却淬火冷却的目的是获得必要的组织和性能，但变形和开裂也往往在冷却时发生。实践证明根据工件的形状尺寸和技术要求选择正确的淬火方式至关重要。在长期生产实践中用于各种高速钢刀具的淬火冷却方法大致有一下几种：a)油中冷却，b)分级冷却，c)等温冷却。不管用哪种方法，冷却时间和加热温度是两个比较关键的因素，我们只有根据工件实际形状和冷却方法把握好这两个参数要求，就能够提高硬度和机械切削性能。
2.3.3高速钢的回火由于高速钢找淬火时，其组织中会含有20%～25%的残余奥氏体，如果不进行消除这些残余的奥氏体，它会降低高速钢的硬度和切削性能，造成在切削过程中刀具会发生崩刃、折断等现象，刀刃也容易磨损变钝。为了解决这一问题，淬火后的高速钢刀具必须进行回火处理。其回火工艺曲线见下图。
在回火工艺中，回火温度为560±10℃，保温1小时回火次数三次。为什么要回火三次呢？这是因为高速钢淬火后大部分转变为马氏体，残留奥氏体量是20—25%，甚至更高。第一次回火后，又有15%左右的残留奥氏体转变为马氏体。还有10%左右的残留奥氏体，15%左右新转变未经回火的马氏体，还会产生新的应力，对性能还有一定的影响。为此，要进行二次回火，这时又有5—6%的残留奥氏体转变为马氏体，同样原因为了使剩余的残留奥氏体发生转变，和使淬火马氏体转变为回火马氏体并消除应力，需进行第三次回火。经过三次回火残留奥氏体约剩1—3%左右。
回火时钢中的马氏体、残余奥氏体和碳化物都将发生变化，一是淬火马氏体转变为回火马氏体；二是残余奥氏体在回火冷却时转变为淬火马氏体。回火过程中，钒和钨的合金碳化物析出，使钒、钨、铬的含量降低析出，以及细小的粒度弥散分布在马氏体基体上，使其硬度升高，造成二次硬化。二次硬化还与回火后冷却过程中残留奥氏体转变为二次马氏体有关，有低硬度的残留奥氏体转变为高硬度的二次马氏体，也是造成硬度升高的原因。
3.结束语：
高速钢刀具经论述的热处理方法的处理检测合格是成熟可行的热处理工艺。这里有两个关键的因素：一个是淬火加热温度，它是决定能否是高速钢刀具发挥应有性能和满足制造条件，经久耐用的关键；另一个是淬火变形，零件尺寸、大小、形状复杂程度、要求精度等级、淬火后变形量都将影响加工质量。因此高速钢刀具热处理过程中就是围绕这两个关键环节采取措施通过了解掌握高速钢刀具热处理的过程，在实践中采用正确的方式方法非常重要。淬火加热温度是一个外因通过工件的化学成分、内部组织这个内引起作用。因此，真正掌握高速钢刀具的称合组织转变规律对性能的影响，才能正确选择淬火加热温度、保温时间和冷却方式。才能避免和减少变形，满足其技术要求，使刀具在使用中发挥最佳的效能。
参考文献
【1】金属材料及热处理————天津大学
【2】金属学及热处理————大连理工大学
【3】刀具热处理—————上海人民出版社