导读：采用深冷处理装置对微小型高速钢W6Mo5Cr4V2钻头进行深冷处理;通过比较处理前后刀具的磨损、硬度、以及金相组织的变化,得出经过深冷处理后,微细刀具材料的微观组织结构发生变化,使微细刀具的耐磨性增强,刀具的硬度提高和刀具的表面粗糙度降低;因此经过深冷处理后能使微细刀具的性能有较大的提高性,从而延长微细刀具的使用寿命。

　　1 引 言

　　深冷处理技术是利用冷却介质按照一定速率把材料冷却到-100℃以下,并保温若干长时间,再以一定速率升温到室温或以上的一种改变材料性能的处理方法,可以认为是属于热处理的延伸。大多数深冷处理采用液氮作为冷却介质,可采用液氮冷却或液氮气化冷却方式、升降温速度、保持时间、深冷次数、回火过程等。深冷处理技术有简单、成本低、无污染、低能耗等优点,是属于绿色加工技术。但深冷处理技术还是一门比较年轻的科学,而且对于机理方面的研究很少,深冷处理技术还没有应用到微小型刀具的研究中去,该方面的研究若能有所突破将会给深冷处理在微小型刀具的应用带来很大发展。

　　本实验选择了一批同一规格否认W6Mo5Cr4V2高速钢微小型铣刀进行深冷处理,对比观测和研究它们深冷处理前后材料性能的变化,如粗糙度、耐磨性能、硬度等物理材料性能方面的变化,并探讨分析了深冷处理对微小型刀具的作用机理,这将为深冷处理技术应用于微小型零件和刀具的强化具有重要的理论价值和现实意义。

　　2 实验

　　2.1 实验材料

　　实验材料是同一批次的高速钢W6Mo5Cr4V2微小型高速钢钻,材料的成分是含C(0.85%)、W(6.10%)、Mo(5.00%)、Cr(5.00%)、V(2.00%)。

　　2.2 实验设备

　　(1)液氮深冷箱;(2)抛光机;(3)洛氏硬度计;(4)扫描电子显微镜;(5)表面粗糙度仪;(6)精密电子天平;(7)线切割机床;(8)微细加工车铣复合机床。

　　2.3 试样的制备

　　刀具硬度试样:在线切割机床上切下5mm。直径0.5mm。

　　金相试样:将钻头试样放在砂纸上进行研磨,再用型抛光机进行抛光,然后用硝酸溶液腐蚀,吹干后,最后用扫描电镜进行观察和拍摄。

　　扫描电镜观测试样:将实验后的刀具自钻尖处切割下3mm,用扫描电镜进行观察和拍摄。

　　3 深冷处理工艺及切削方案

　　3.1 采用的深冷处理工艺方案

　　从室温下快速冷却到-200℃,保温2小时,然后在80分钟内升到200℃,再保温一个小时,最后降到20℃。

　　3.2 切削实验方案

　　加工材料:45钢,厚度15mm,加工孔深:5mm,机床转数:10000r/min。

　　4 结 语

　　(1)深冷处理可显著提高微细刀具的耐磨性,刀具在硬度上略微增加,表面粗糙度有所减少;刀面磨损比未经深冷处理的刀具后刀面磨损程度轻。

　　(2)微小型刀具经深冷处理后,促使材料内部大块碳化物的碎化,使得马氏体析出大量细小、弥散的碳化物,这种变化基本是稳定的过程,而且这个过程是从刀具表面到内部,整体性的发生,使得碳化物细小化和分布均匀化使刀具的耐磨性显著增加,从而使刀具寿命得到明显的提高。经过深冷处理,微细刀具的性能提高成倍数高于同样材料下的宏观刀具的成倍数。

　　(3)从实验结果上看,深冷处理是一种对微细刀具的强化应用简单、成本低及效果明显的强化技术,具有很好的应用前景。

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