[其他]高速工具钢形变退火新工艺

说明书

本发明系高速工具钢在热加工变形后的退火新工艺。其特征是分两个阶段进行退火处理：第一阶段是在热加工后，利用形变，在该钢马氏体相变温度Ｍｓ至６８０℃之间的任一温度保温；第二阶段是在７００℃至Ａ↓［ｃ１］温度之间的任一温度保温。它克服了传统工艺在热加工后冷却到室温，导致马氏体相变所带来的一系列弊病。既能避免钢在热加工后产生裂纹，得到合适的硬度，又能改善钢的组织和性能，提高钢的质量和成材率，并能降低能耗。

本发明属于钢的热处理工艺。主要适用于高速工具钢的钢锭、中间坯、钢材和工件在锻造、热轧及其它各种形式的热加工变形之后的退火处理。

通常，高速工具钢在各种热加工变形之后，都是缓冷到室温，然后进行退火处理。退火的目的是：消除由于热加工和随后冷却而产生的各种应力和不良组织，降低硬度，提高塑性，改善钢中碳化物的分布和形态，为下一步加工处理准备条件，如为冷机加工和冷拔、冷轧加工等提供硬度和塑性合适的坯料;为下一步热处理做好组织准备。

为了达到上述目的，现有技术中一般采用如下传统的热处理工艺〔（S·G考普著《高速钢的热处理》冶金工业出版社，P120～125）、（《热处理》1973，VoL13，No1，P61日文）〕

（1）对于碳和合金元素含量较高的高速钢和模具钢等，由于在热加工变形之后的冷却过程中产生了马氏体相变，所以在退火时，需将坯或材从室温加热到相变点（A_cl）以上进行高温退火。一般在高温保温约5小时，然后控制温度缓慢冷却，冷却速度约为15～20℃/小时，因此，退火时间很长。

（2）对于淬透性较高的马氏体型钢，一般是采用高温回火方式退火，即从室温升温至高达700℃至A_cl点之间的某温度保温退火。有时需反复几次，退火硬度才能降下来。

这种传统的热处理工艺存在如下缺点：

（1）热加工后冷却到室温，在钢中产生了马氏体相变，容易导致钢中产生裂纹，造成废品。所以必须控制冷却条件，使冷却速度不致过快，通常是采用坑冷或堆冷等。但即便这样，冷却速度仍难以控制，若不合适，仍会产生裂纹，有时，裂纹率很高。另外，由于钢中产生了马氏体相变，还会影响钢的其它性质，如塑性等。

（2）对于高速钢，必须进行相变点（A_cl）以上的高温退火，退火温度在850℃左右，有时高达870～880℃，并需长时间缓慢冷却，生产周期有时长达60小时以上。这样，一是周期长，生产效率低，能耗高;二是退火温度高，使碳化物变粗，影响钢的组织和性能，影响钢的使用寿命;同时，还使钢的脱碳和氧化现象严重。

（3）对于淬透性很高的钢或A_cl较低的钢，虽然是在相变点以下温度退火，但通常需处理几次才能使退火硬度降下来，生产周期加长，即使这样，退火硬度有时仍然较高，未能达到要求。

（4）热加工后的钢坯、钢材或工件堆放在现场冷却，一是余热白白散掉，造成浪费;二是使环境温度上升，劳动条件较差。

总之，这种传统工艺的明显缺点是热加工变形与随后的退火处理脱节，在钢中产生了马氏体相变，由此带来了一系列的问题，造成了浪费和麻烦，并使钢的某些性能下降。

对于某些高速钢工件，也有在热加工之后，直接在750℃左右进行等温退火处理的。这种处理虽然能使退火硬度达到要求，但钢中发现形状不规则的二次碳化物沿奥氏体晶界析出，数量较少，且分布不均匀，影响了钢的质量，并且在实际生产中也难以实现。

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种高速钢工具钢热加工变形后的退火新工艺。将热加工变形与随后的退火处理紧密衔接起来，使得在热加工后钢中基本不产生马氏体相变。这样，既能避免钢坯、钢材或工件在热加工后产生裂纹，得到合适的退火硬度，又能改善被处理钢的组织和性能，使钢中析出的二次碳化物，不但细小弥散，数量多，而且分布均匀，能够提高钢的淬回火硬度，提高塑性;在完全满足下步工序要求的同时，还能达到节约能源，减少设备损耗，缩短生产周期和显著提高经济效益的目的。

本发明的具体形变退火工艺方案分两个阶段，即第一阶段（低温段）和第二阶段（高温段）。现分述如下：