一种高速钢刀具的循环qpq处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属元件制造加工业技术领域，具体涉及一种高速钢刀具的循环QPQ
处理工艺。
【背景技术】
[0002]刀具强韧化处理的常规方法，一般是通过调整高速钢热处理工艺，改善碳化物的形态与分布来实现。采用真空热处理技术，获取细小晶粒组织，提高了高速钢M2A1的强韧性。涂层技术也是提高刀具强韧化性能的有效方法之一，利用PVD和CVD技术，在刀具表面形成很薄的涂层，这些涂层具有高硬度、良好的耐热性和隔热性，加上内部韧性较高的基体，使刀具具有强韧化特性。采用DC反应磁控溅射和电弧离子镀相结合的方法在高速钢上沉积氮化碳-氮化钛复合膜，大幅提高了刀具硬度和耐磨性能，从而使刀具具有外强内韧的特性。另外，激光强化技术也是高速钢刀具强韧化处理的主要工艺方法之一。该工艺主要是利用激光能量密度高、加热速度和冷却速度快特性，使高速钢中的奥氏体晶粒得到细化，刀具基体材料的韧性增加，同时大量碳化物溶入奥氏体，使随后的马氏体中的碳元素和合金元素含量增加，从而使刀具的硬度、耐磨性和红硬性显著提升。
[0003]QPQ技术是金属表面盐浴渗氮技术的简称。QPQ技术是一种氧氮化技术，其工艺过程包含预热、氮化、氧化、抛光等几个工序。QPQ技术能够很好的提升刀具地刃口硬度，从而提高刀具的耐磨性。QPQ处理的工件从表及里依次为化合物层(强化层)、扩散层和基体。化合物层含有Fe2-3N的ε相，硬度很高，但韧性较差;扩散层由于氮量降低，主要是含Fe4N的γ ’相，韧性较高且有较高的硬度。因此用QPQ技术处理高速钢刀具时只能形成扩散层而不宜形成化合物层。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺。对传统QPQ技术进行改进，能有效提高氮化层的深度，减小氮化白亮层厚度，改善强化层的韧性，在强韧性方面获得不错的效果。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案:
一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:工艺步骤如下:
1)清洗
在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落；
2)预热
在380-400°C的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min;
3)氮碳共渗
将预热后的工件置于450-500°C的盐浴中，处理180min;
所述的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素30-50%、Na2C03 4-8%,K2C03 6-10%,Li2C03
5-10%、KCN0 12-25%、NaCN0 8_15%、NaCl 5-8% 4)氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
重复1)-4)步骤3次。
[0006]优选地，所述的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素30_40%、Na2C03 4_6%、K2C03 6-8%、Li2C03 8-10%、KCN0 20_25%、NaCN0 8_10%、NaCl 6-8%0
[0007]本发明所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400?450L/h，使盐浴适度翻腾。
[0008]优选地，所述的盐要缓慢分批加入，一次性加入量过多会因反应剧烈而溢盐。
[0009]本发明所述的氧化是指在400_450°C，于氧化盐的作用下氧化15min，彻底分解工件从渗氮炉带出来的氰根，消除公害；同时在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，对提高耐磨性也有一定好处。
[0010]本发明所述的超声波清洗的振动频率范围在60?120kHz，功率密度设定在0.6-
lff/Co
[0011]本发明的有益效果在于:
1、本发明采用新型氮化盐，不仅能在450-500°C的较低温度状态下保持一定的氮势，在较高的温度下稳定，还可有效提高处理层的厚度，提高工件的抗腐蚀性能。
[0012]2、本发明的循环QPQ工艺能彻底分解工件从渗氮炉带出来的氰根，消除公害；同时在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，提高耐磨性;能有效提高氮化层的深度，减小氮化白亮层厚度，改善强化层的韧性，在强韧性方面获得不错的效果。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。
[0014]实施例1
一种循环QPQ处理工艺，工艺步骤如下:
1)清洗
在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落；
2)预热
在380°C的温度下，在空气炉中对工件加热60min;
3)氮碳共渗
将预热后的工件置于450°C的盐浴中，处理180min;
所述盐浴的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素30%、Na2C03 4%、K2C03 6%、Li2C03 5%、KCNO 12%、NaCN0 8%、NaCl 5%。
[0015]4)氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
重复1)-4)步骤3次；
实施例2
一种循环QPQ处理工艺，工艺步骤如下:
1)清洗
在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落； 2)预热
在400°C的温度下，在空气炉中对工件加热30min;
3)氮碳共渗
将预热后的工件置于500°C的盐浴中，处理180min;
所述盐浴的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素50%、Na2C03 8%、K2C03 10%、Li2C03 10%、KCNO 25%、NaCN0 15%、NaCl 8%。
[0016]4)氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
重复1)-4)步骤3次；
实施例3
一种循环QPQ处理工艺，工艺步骤如下:
1)清洗
在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落；
2)预热
在390°C的温度下，在空气炉中对工件加热40min;
3)氮碳共渗
将预热后的工件置于460°C的盐浴中，处理180min;
所述的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素30%、Na2C03 4%、K2C03 6%、Li2C03 8%,KCNO20%^NaCNO 8%、NaCl 6%。
[0017]4)氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
重复1)-4)步骤3次；
实施例4
一种循环QPQ处理工艺，工艺步骤如下:
1)清洗
在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落；
2)预热
在395°C的温度下，在空气炉中对工件加热50min;
3)氮碳共渗
将预热后的工件置于470°C的盐浴中，处理180min;
所述的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素40%、Na2C03 6%、K2C03 8%、Li2C03 10%,KCNO25%、NaCN0 10%、NaCl 8%。
[0018]4)氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
重复1)-4)步骤3次；
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上:
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400L/h。
[0019]实施例6 本实施例与实施例2基本相同，在此基础上:
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为450L/h。
[0020]所述的盐要缓慢分批加入。
[0021 ] 实施例7
本实施例与实施例3基本相同，在此基础上:
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为410L/h。
[0022]所述的盐要缓慢分批加入。
[0〇23]所述的氧化是指在400°C，于氧化盐的作用下氧化15min。
[0024]实施例8
本实施例与实施例4基本相同，在此基础上:
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为420L/h。
[0025]所述的盐要缓慢分批加入。
[0〇26]所述的氧化是指在450°C，于氧化盐的作用下氧化15min。
[0027]所述的超声波清洗的振动频率范围在60kHz，功率密度设定在1W/C。
[0028]实施例9
本实施例与实施例4基本相同，在此基础上:
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为440L/h。
[0029]所述的盐要缓慢分批加入。
[°03°]所述的氧化是指在410°C，于氧化盐的作用下氧化15min。
[0031 ]所述的超声波清洗的振动频率范围在120 kHz，功率密度设定在0.6W/C。
[0032]实施例10
本实施例与实施例4基本相同，在此基础上:
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为435L/h。
[0033]所述的盐要缓慢分批加入。
[0034]所述的氧化是指在420°C，于氧化盐的作用下氧化15min。
[0035]所述的超声波清洗的振动频率范围在80kHz，功率密度设定在0.7W/C。
【主权项】
1.一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:工艺步骤如下: 1)清洗 在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落； 2)预热 在380-400°C的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min; 3)氮碳共渗 将预热后的工件置于450-500°C的盐浴中，处理180min; 所述的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素30-50%、Na2C03 4_8%、K2C03 6_10%、Li2C03 5-10%、KCN0 12-25%、NaCN0 8_15%、NaCl 5-8% 4)氧化和抛光 将氧化后的工件用清水漂洗，抛光； 重复1)-4)步骤3次。2.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:所述的氮化盐按质量计，配方组成为:尿素30-40%、Na2C03 4_6%、K2C03 6_8%、Li2C03 8-10%,KCNO 20-25%、NaCN0 8_10%、NaCl 6-8%03.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400?450L/h。4.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:所述的盐要缓慢分批加入。5.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:所述的氧化是指在400-450°C，于氧化盐的作用下氧化15min。6.根据权利要求1所述的一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺，其特征在于:所述的超声波清洗的振动频率范围在60?120 kHz，功率密度设定在0.6-1W/C。
【专利摘要】本发明提供了一种高速钢刀具的循环QPQ处理工艺。工艺步骤如下：1）清洗，在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落；2）预热，在380-400℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；3）氮碳共渗，将预热后的工件置于450-500℃的盐浴中，处理180min；4）氧化和抛光，将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；重复1）-4）步骤3次。本工艺对传统？QPQ？技术进行改进，能有效提高氮化层的深度，减小氮化白亮层厚度，改善强化层的韧性，在强韧性方面获得不错的效果。
【IPC分类】C23C8/58
【公开号】CN105483609
【申请号】CN201510978121
【发明人】唐刚全, 张丰琼
【申请人】四川全丰新材料科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月23日