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M42高速鋼含有很高的碳量和大量的合金元素。在碳元素與合金元素的共同作用下使材料具有很高的硬度、紅硬性、高耐磨性等特點(diǎn)，適于制作各種高精度復(fù)雜刀具。M42高速鋼刀具傳統(tǒng)的熱處理工藝為1190～1210℃淬火，550℃回火，一般獲得的硬度值在67～69HRC，但成品刀具在使用過程中常出現(xiàn)崩齒、磨損，影響加工產(chǎn)品表面質(zhì)量。為提高M(jìn)42高速鋼刀具性能，選用國產(chǎn)材料和日本進(jìn)口材料作為研究對象，對比兩種材料在質(zhì)量上的差異，并改進(jìn)了熱處理工藝。
試驗(yàn)材料選用國產(chǎn)及日本進(jìn)口M42高速鋼，其化學(xué)成分見表1，設(shè)計(jì)硬度為67～69HRC。將M42高速鋼材料加工成Φ15mm×15mm的圓柱試樣，并沿軸線在端面鉆Φ3mm的孔。試樣經(jīng)BCM 100型中溫鹽爐850±10℃預(yù)熱5～10min后，放入BCM75型高溫鹽爐中分別在1160、1170、1180、1190℃（日本鋼）或1180、1190、1200℃（國產(chǎn)鋼）下加熱150s，之后放入高溫硝鹽中分級(jí)等溫2～3min，隨后空冷至室溫。把經(jīng)不同溫度淬火下的試樣分別在520、530、540、550、560、570、580℃下回火3次，第一次回火2h，后兩次回火1h。采用Ha150型洛氏硬度計(jì)測量試樣回火前后的硬度值。硬度測量方法是將試樣兩端面磨平后，在試樣的一端不同區(qū)域測量不少于3次，取平均值作為該試樣的硬度值。
表1 M42鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%
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試驗(yàn)鋼 |
C |
Co |
W |
Mo |
V |
Cr |
|
國產(chǎn) |
1.15 |
8.2 |
1.80 |
9.8 |
1.3 |
4.2 |
|
日本 |
1.10 |
8.0 |
1.50 |
9.5 |
1.0 |
4.0 |
結(jié)果表明：
（1）M42高速鋼材料淬火態(tài)的硬度值不高，一般為63～65HRC，需要回火來提高硬度。但為了得到較好的韌性，淬火溫度不宜過高，一般采用1180～1190℃進(jìn)行加熱。
（2）M42高速鋼經(jīng)520～530℃回火后，其硬度值完全能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的67～69HRC，回火溫度的提高會(huì)使其硬度值下降。
（3）回火冷速不同，國產(chǎn)M42鋼試樣的硬度值差別很大。冷卻速度高的試件硬度很高，完全符合設(shè)計(jì)要求；冷卻速度過慢會(huì)使硬度明顯下降；而冷卻不充分時(shí)，硬度值更低，不能滿足設(shè)計(jì)的要求。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制M42產(chǎn)品回火后的冷卻速度，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以確定針對具體M42高速鋼刀具的熱處理工藝參數(shù)：采用1180～1190℃進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按產(chǎn)品大小來確定，冷卻采用分級(jí)淬火。采用520～530℃三次回火，并嚴(yán)格控制回火后的冷卻速度，使每一次回火都能以較快的速度冷卻到室溫，使材料內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變充分。
