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热处理的十一个怪现象

时代在发展,科技在进步,但不是每个企业都在发展,每个人都在进步,总有些人逆潮流而动,呈现千姿百态不和谐的负面形象。近几年来,笔者走过不少个体、民营企业,亲眼看到妙趣横生的热处理怪象,现展示给热处理同仁,期望引以为戒,并为分析刀具质量问题提供佐证。

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刀具混炉号淬火
天天讲科学发展观,但刀具淬火就是不讲科学。同规格不同炉号之产品总是装在一个夹具上淬火,有些单位生产高速钢刀具几十年,至今仍混炉号淬火,产品质量均能达到合格水平,但在市场竞争中永远处于中下流水平,这也是刀具质量欠稳定的根本原因。

不同炉号的材料化学成分肯定有差异,甚至有较大的差距,淬火加热温度不可能完全雷同,用同一规范处理实属不妥,热处理工艺应该个性化,混炉号淬火不会淬出优质刀具。

工件不经烘干直接进炉产生爆炸
机械加工后刀具必须经烘干方可进入中温炉预热,有些单位为了节电,往往取消烘干工步,将带有水分的刀具直接进炉加热,产生爆炸,给安全生产带来诸多隐患,甚至会将工件炸掉炉中,飞溅的盐浴还会威胁操作工的人身安全,这种不文明的生产方式应立即纠正。

以假乱真,涉嫌假冒伪劣
全国年产高速钢近8万t,其中相当大的部分为低合金高速钢(HSS-L),对于HSS-L国内不少专家教授并不认同,要求把它从高速钢家族中驱逐出去,还高速钢一片净土。GB/T9943-2008《高速工具钢》列入W4Mo3Cr4VSi、W3Mo3Cr4V2两个牌号。目前热处理的现实情况是:

(1)HSS-L假冒HSS(普通高速钢,如M2钢)。

(2)HSS-E(高性能高速钢)降格为HSS钢,目的是创牌子,在狭缝中求生存,一旦闯关成功,立即改用HSS,再充入HSS-L。

(3)根本不是高速钢而冒充HSS钢,炉前淬的所谓的4241、4341F等众多企业牌号,充其量不过是模具钢Cr4W2MoV的变种,有的钢实在太离谱,钨当量(W+2Mo)还不足3%,按HSS-L钢准入标准,钨当量应≥7%(≤12%)。有些单位沿用如此低的材料制造直柄钻、锥柄钻等产品,招摇装骗,在产品商标上还堂而皇之地打上HSS的商标,搅乱市场的正常规则,同时有损坏了热处理声誉。

一台中温炉对付两台高温炉
大千世界无奇不有,正是有这么多奇闻轶事,热处理才显得格外精彩。高速钢淬火预热时间应为高温加热时间的两倍,笔者现场看到某工具厂在淬M2钢钻头时,严重违规操作,一台中温炉对付两台高温炉,即高温加热时间等同中温加热时间,生产效率提高1倍,单位受益,市场受损。

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一个人操作一套高速钢刀具生产线
某个较大的工具厂有数台高速钢刀具生产线,笔者在现场亲眼看到一个人操作一条生产线,即一个人干了三个人的事,一个人抢了三个人的饭碗。按工艺要求,应该有预热、加热、冷却三个人同时操作,现在变成光杆司令,这样的淬火质量实在不敢恭维!淬得越多,压库越多,如此多劳得实属蛮干,应该受到指责。

分级温度超过620℃
为了提高高速钢刀具的红硬性及耐磨性,防止碳化物析出,国内不少单位学习国外的先进经验,将原580~620℃的分级温度改为现在的500~550℃,低温分级提高刀具寿命确有成效,但笔者在生产现场看到了不少单位的分级温度超过工艺规定的上限620℃。有的操作工为逃避检查,将分级炉的仪表关掉或不插热电偶,这种自欺欺人的愚人之作实在可笑。

篓装淬火
有些工具厂为了在单位时间内多淬一些活,在淬冲棒或丝锥时,不插装,而是工件凌乱地装在小篓子里,一篓一篓地淬,这样装卸方便了,但产品质量下降了。最直观地反映在产品质量不稳定,寿命散差太大。

超高温快速加热
高速钢属高合金工具钢,淬火需缓慢加热才行,但有些人超出平常人的想像,即所谓的超高温加热。如M10规格的M2钢丝锥,常规工艺为1210~1220℃×2min30s,晶粒号10.5~10级,而超高温工艺为1235~1250℃×30~40s,装炉量均为100件/挂,生产效率提高4~5倍。快速加热的结果,硬度都能达到63HRC以上,但红硬性、耐磨性太差,而且质量很不稳定。

淬火后打断口看金相

淬火后打断口确实能判断淬火晶粒的粗细,但必须有十分丰富的实践经验,并不是每个操作工都能实施的。有个别单位淬钻头首检金相后即打断口,根据断口晶粒粗细程度,作出是否要调整淬火加热温度的决定,在淬火过程中不断地折断钻头(废品)或圆棒,判断淬火温度高低及晶粒大小。这种粗放式的原始做法,只能作为辅助手段,但危险性较大,实不可取。经验主义害死人,还是应用科学的现代化金相检验手段,认认真真做事比较踏实。

回火偷工减料
高速钢刀具经正常的淬火后需3次回火,若等温淬火则需4次回火,并且每次需冷至室温方可进行下一次回火,这样才能使大量的残留奥氏体转变成马氏体。但有些单位淬火后工件未冷室温就进行下一次回火,回火次数往往只有两次,如果成品要进行表面强化(如蒸汽处理、氧氮化),可以减少一次回火,可是白钻头(不表面强化者)两次回火就不是明智之举了。

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热处理后的硬度检验
高速钢刀具热处理检验唯有硬度这一数字化指标,这是很不科学的。就是这不科学的东西有些单位也做不到。按理说,高速钢刀具出厂前应进行严格的硬度检验及寿命试验。还应检查金相组织。有些单位铣刀片热处理后用刻划啤酒瓶的方法检查硬度高低,如果在啤酒瓶上能刻下沟痕说明硬度高(HRC≥65);有的单位用成品钻钻削汽车38~42HRC的弹簧钢板(钻通孔),如果能钻3个孔以上,OK;如果连一个孔也钻不进,则判废;如果能钻一个孔,合格。上述简易的硬度判断法有一定的道理,但很不科学,硬度检验应该数字化、智能化。

上述现象都是笔者亲眼所见,但毕竟是个案,尽管反映了目前刀具竞争中的阴暗面,并非主流。从这些案例中可以深层次分析出刀具质量差或不稳定的真实原因,为我们分析问题、解决问题开拓了视野,也为我们制造高质量刀具、打造世界品牌增强了信息和勇气。只要我们遵循科学发展观、认认真真把好热处理的每一个环节,中国一定能成为世界工具强国。

作者:赵步青(《金属加工》杂志编委)

单位:安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,技术顾问

来源:《金属加工(热加工)》杂志

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