第六届中国热处理活动周专辑2 0 0 9 年l O 月滚丝轮热处理工艺赵步青江苏镇江拓普工具公司，江苏镇江2 1 2 0 1 4滚丝轮是外螺纹滚压工具，在螺纹刀具和标准件制造厂，滚丝轮是生产过程中的关键的工装和重要的刀具，其寿命的高低和质量的好坏直接影响到加工出来的丝锥、标准件等工件的精度，同时对生产进度带来重要影响因此，滚丝轮的加丁质量显得尤为关键对滚丝轮失效进行统计分析可知，热处理无疑是最主要的影响因素1滚丝轮材料及生产制造过程G B ／T 9 7 1 - - 2 0 0 8 《滚丝轮》标准规定用9 S i C r 、C r l 2 M o V 合金工具钢制造，硬度要求5 9 ～6 2 H R C 但在实际生产中，除了上述两种钢外，还有C r W M n 、7 C r 7 M 0 2 V 2 S i ( L D ) 、9 C r 6 W 3 M 0 2 V 2 ( G M ) 、W 6 M 0 5 C r 4 V 2 ( M 2 ) 、6 C r 4 W 3 M 0 2 V N b ( 6 5 N b ) 等根据螺纹成形方法的不同，滚丝轮有滚制和磨制之分，根据外形又有有凸台和无凸台之样，简图如图1 所示。
这些都由用户提出工具厂按工艺要求制造滚制滚丝轮工艺流程为：下料一锻造一退火一机加工( 包括滚螺纹) 一淬火回火一磨两端面一磨内孔、键槽一成品检验图l ：滚丝轮磨制滚丝轮热处理工艺流程：预热- - - a n 热一冷却一回火一清洗一冷处理( 根据要求) 一回火一清洗一硬度检查一表面处理一外观检查2 热处理工艺1 6 8根据加工对象，选用适当的滚丝轮材料，针对性的热处理，这样才能制造出高质量、高寿命的刀具以下按滚丝轮选用材料，介绍比较稳定、适用的热处理工艺2 ．19 S i C r 钢滚丝轮等温淬火热处理工艺铁路水泥轨枕用得螺纹道钉，下部为牙距6 m m的冷滚公制螺纹滚丝轮的外径为①3 0 7 m m 、厚1 0 5 m m 、内孔为m1 5 0 m m 常规处理，寿命只有2 0 0 0件左右，失效形式为牙部脆断或崩裂采用等温淬火，寿命提高到7 万件具体工艺为6 0 0 ℃×4 8 m i n盐浴预热，8 5 0 ～8 6 0 ℃X 2 4 m i n 加热2 1 0 ℃×2 h 硝盐等温( 9 S i C r 钢M s ≈1 6 0 ℃) 2 5 0 ℃X 2 h ×2 次回火，硬度5 8 ～5 9 H R C 。
不再崩刃，而以疲劳磨损失效浙江某标准厂滚制低碳钢螺钉，曾使用C r l 2 M o V 钢滚丝轮，使用效果不太令人满意，失效形式均为崩刃用9 S i C r 钢8 6 0 ℃淬油，2 3 0 ℃回火，硬度6 1 “ 一6 3 H R C ，比C r l 2 M o V 大有好转，但仍然崩刃，改用等温淬火，寿命提高2 0 多倍热处理工艺简介如下：6 0 0 ℃X 0 ．8 m i n ／m m 盐浴预热，8 6 0 ℃×0 ．4 m i n ／m i l l 盐浴加热，2 1 0 ℃Xl h 硝盐等温，2 5 0 ℃×1 ．5 h X2 次硝盐回火回火后空冷，硬度5 8 ～6 0 H R C 使用中极少出现崩牙现象，疲劳磨损为主要失效形式2 ．2C r l 2 M o V 钢滚丝轮热处理工艺( 1 ) 等温淬火加工电器螺塞螺纹用的滚丝轮，采用常规淬火，寿命只有2 0 0 0 ～3 0 0 0 件；采用分级淬火，使用寿命提高到5 0 0 0 一- - 1 0 0 0 0 件采用等温淬火，硬度适中，强韧性好，没有出现微裂纹，提高寿命近1 0 倍，经优化后的热处理工艺为6 0 0 ℃、8 5 0 ℃两次盐浴预热，1 0 0 0 - - 一1 0 1 0 ℃盐浴加热，2 8 0℃×4 h 硝盐等温，4 0 0 ℃×1 ～1 ．2 h ×2 次硝盐回火。
回火后硬度5 4 ～5 6 H R C ，金相组织为下贝氏体+ 极少量的残留奥氏体+ 少景的回火马氏体+ 碳化物笔者在实践中发现，原材料碳化物状况、锻造2 0 0 9 年第5 期中国热处理技术通讯及退火质量、等温温度及时间等都对滚丝轮寿命有影响 2 ) 强韧化处理外形尺寸为①1 8 6 r a m X1 3 0 m m 梯形丝杆轧制轮，由于热处理工艺不当，使用寿命不足千件，而采用强韧化处理工件，寿命超过2 0 0 0 件，达到进口同类产品的水平，工艺简介如下①锻造要求一定的锻造比，经三次镦粗拔长一火成型，将碳化物击碎，改善其偏析状态，锻后要求碳化物偏析≤3 级②球化退火球化退火是为了改善切削性能，为后续热处理做好组织准各其工艺为8 6 0 ℃x 3 h加热，快冷至7 3 0 ℃X 4 h ，随炉冷至5 0 0 ℃出炉空冷，退火后硬度2 0 7 ～2 5 5 H B W ，球化级别2 ～4 级③调质退火后毛坯经粗加工和打出内孔即进行调质，工艺为8 4 5 ℃×4 5 m i n 盐浴预热，11 2 0 ℃X4 5 m i n 盐浴加热油淬，7 6 0 “ CX2 h 回火，空冷，调质处理后硬度2 6 0 ～2 8 0 H B W 。
④淬火回火8 5 0 ℃X6 0 m i n 盐浴预热，10 2 0 ℃X 4 0 m i n 盐浴加热，2 3 0 ℃×2 h 硝盐等温，4 0 0 ℃×2 ．5 h X 2 次回火，避开C r l 2 M o V 钢2 7 5 ～3 5 0 ℃回火脆性区，提高了韧性 3 ) 零保温淬火外形尺寸为①1 5 6 m m x1 0 0 m m ，硬度要求5 9 ～6 2 H R C 钢滚丝轮，采用零保温淬火，取得很好的效果，热处理工艺简介如下8 5 0 ～8 6 0 ℃X1 0 m i n 盐浴预热，1 0 2 0 ～1 0 3 0 ℃盐浴加热，当炉温恢复到此温度进行零保温淬火在5 4 0 ～5 5 0 硝盐中分级5 ～7 m i n 后空冷，2 2 0 - - - 2 3 0 ℃×1 ．5 h ×2 次硝盐回火从分析得知，从表面到1 4 m m处测得硬度为6 0 ～6 2 H R C 滚丝轮采用零保温淬火新工艺，彻底解决了过热、晶粒粗大、崩刃、易于氧化脱碳等弊病，与常规淬火相比，寿命高，经济效益好 4 ) 高频淬火滚牙滚丝轮采用高频感应加热淬火是一种新的工艺方法，生产和使用表明，此法不但变形小，使用寿命长，而且节能环保，比盐浴加热、箱式炉加热有很多优越性，已为不少厂采用。
滚丝轮在热处理前，用滚丝柱冷滚出螺纹牙形，螺纹牙形热处理后不再加工要求表面硬度5 8 - -6 2 H R C 热处理工艺简介如下加热温度、加热速度、冷却介质、感应器制造质量、回火等各工艺参数，对滚丝轮热处理质量均有一定影响淬火加热参数见表l 表1在G 卜吖O 设备中滚丝轮感应加热参数滚丝轮规格高频加热电参数 加热时间 阳极电压 阳极电流 栅极电流外径×厚度／m m／毫／V／A／A1 5 0 ．5 ×2 4l l KO ．5 62 ．84 31 4 9 ×3 0l l KO ．5 62 ．85 21 5 0 ．5 ×3 4l l KO ．6 03 ．06 71 4 8 ×4 41 l KO ．6 03 ．01 1 01 4 8 ×4 0l l K0 ．6 03 ．O1 0 51 4 4 ．8 X 2 5I l K0 ．5 62 ．84 81 4 4 ×3 4l l KO ．6 03 ．O6 21 4 3 ．8 ×4 0l l KO ．6 03 ．O1 0 31 3 8 ×2 8l l K0 ．5 62 ．85 61 3 3 ×3 5l l K0 ．6 03 ．06 91 3 l ×3 5l l K0 ．6 03 ．08 0实践证明，滚丝轮与感应器问的空隙在3 ～7 m m之间是比较合适的。
当滚丝轮的规格较大时，其间隙取下限，反之取上限感应器与滚丝轮尺寸良好配合，主要是保证在淬火质量的前提下，使滚丝轮获得最大的功率对于G P - _ 6 0 型高频设备，最大加热面积不超过1 8 5 c m 2 ，滚丝轮在感应器中上、下露出的高度，影响滚丝轮两端面淬火后的硬度，甚至引起锥度变形，应引起注意冷却介质采用3 0 0 ～3 2 0 ℃硝盐，分级1 0 m i n 后空冷，变形最小在油中或静止的空气中冷却不均匀，往往两端面夹角处冷却最快，收缩大，容易产生腰鼓变形，在空气中冷却易氧化采用螺旋式内孔淬火感应器，阳极电压为8 ．5 K V ，阳极电流为1 ．6 A ，栅极电流0 ．4 8 A 用断续给电的方式使内孔约0 ．6 m m 深度加热到约1 0 5 0 ℃左右，空气冷却淬火，然后4 8 0 - - 一5 0 0 * C ×2 h 空气炉回火，回火后硬度≥4 5 H R C ，内孔缩小0 ．0 3 ～0 ．0 5 m m ，研磨后达到技术要求，内孔淬火回火工序安排在滚丝轮牙形淬火之前经高频淬火的滚丝轮可比普通处理回火温度低1 2 0 ～1 4 0 * C ，这样可以保证高硬度，不少厂用1 4 0 - - 一1 6 0 ℃×8 h 油回火，如果用1 6 0 - - - 1 8 0 ℃×3 h 回火即可，如果适当延长时间，对稳定尺寸和消除应力都有益无害。
高频淬火滚丝轮的质量检查，主要有4 项，其中包括外观检验、尺寸检验、硬度检验和金相检验第六届中国热处理活动周专辑2 0 0 9 年l O 月( 5 ) 真窄淬火根据日本对C r l 2 M o V 钢滚丝轮滚削不锈钢丝锥寿命考证，用真空淬火比用盐浴淬火寿命提高3 “ - - 4 倍，国内几大工具厂生产实践得出同样的结论，说明真宅淬火是滚丝轮热处理首选工艺主要工艺参数介绍如下①预热8 0 0 ～9 0 0 ℃×2 r a i n ／r a m ，真空度( 6 6 ．7 ～1 ．3 ) ×1 0 2 P a ，也有的单位分8 0 0 ℃和9 0 0℃两段预热②加热1 0 2 0 - - - - 1 0 4 0 “ ( 2 ×0 ．8 ～1 ．O m i n ／m m ，有效厚度< 4 0 r a m 者一律保温4 0 m i n 真空度( 6 ．7 ～5 ．3 )×1 0 4 P a ，充高纯氮气③冷却高压气淬，真空度( 8 ．1 ～8 ．8 ) ×1 0 4 p a ，工件出炉温度应不高于8 0 C ( 出炉最高温度各厂要求不一样) ④同火工件冷到室温应及时装筐同火，1 9 0 ～2 1 0 ℃×3 - - 一4 h X 2 次硝盐，同火后硬度全部在6 0 ～6 2 H R C 范围内，符合技术要求，有的单位同火工艺为．2 0 0 ～2 2 0 ℃×3 h + 1 8 0 ～2 0 0 ℃×2 h 油回火；还有的单位第一次回火2 2 0 。
C ×5 ～6 h 空气炉，第二次2 2 0℃×2 b ．2 ．3M 2 钢滚丝轮热处理工艺用M 2 钢制作的磨制滚丝轮采用1 2 0 0 “ ～1 2 1 0 ℃淬火，6 0 0 ℃中性盐分级后入2 6 0 ～2 8 0 C 硝盐中等温2 ．5 h ，其回火工艺为5 8 0 ℃×l h + 5 9 0 ℃×l h + 5 6 0 ℃×l h 硝盐同火回火后硬度6 1 ～6 3 H R C 根据用户反馈，M 1 4 以上大规格滚丝轮最佳硬度为6 3 H R C ，M 1 2以下小规格为6 2 H R C 用上述低温淬火高温回火的滚丝轮未产生磨削裂纹，使用寿命较原C r l 2 M o V 钢提高3 ～4 倍也可以根据滚丝轮的服役情况制订实用工艺，如①1 2 0 ～①1 4 0 m m X 4 0 ～7 0 m m ( 厚度) 滚制Q 2 3 5钢滚丝轮，采用更低的淬火温度，收到很好的效果，工艺简介如下：5 0 0 ℃井式炉预热，8 5 0 - - 一8 6 0 ℃×4 0 S ／m m 盐浴预热，1 1 5 0 ～1 1 6 0 ℃×2 0 S ／m m 加热，5 8 0 ～6。