簡單分析熱剪切機剪刃中頻感應加熱設備熱處理工藝過程

某熱剪切機剪刃尺寸為400mmx200mmx150mm，剪刃材料為6CrW2Si鋼。工件中剪刃和1000℃左右的鋼坯件接觸，進行中頻感應加熱設備熱處理工藝，同時用冷卻水循環冷卻。剪刃工作中受高壓應力和高溫摩擦力作用，同時受到熱沖擊和熱疲勞作用，工作條件較為惡劣。通常剪刃失效形式為磨損刃口和卷刃。因而要求剪刃具有高淬透性，工件加熱后剪刃整體強韌性好；要求剪刃導熱性好和具有較高熱疲勞性能；要求工件刃口具有高熱硬性和耐磨性；同時要求刃口處沖擊韌度良好。剪刃熱處理采用中頻感應加熱設備處理，熱處理后硬度為50HRC左右。生產中發現，一批剪刃熱硬性差，工作不久硬度降至36HRC左右，剪刃產生嚴重卷刃失效破壞，平均壽命僅為5天。針對上述問題，檢驗分析剪刃失效是由于刃口熱硬性和耐磨性差造成的，并采用堆焊工藝修復剪刃刃口，取得了良好效果。

剪刃堆焊前工件脫脂清洗，刃口處打磨并切出10mm*15mm堆焊槽，工件和焊條在300 -50CYC預熱2h，然后堆焊。刀體缺陷處用SCrMnMo 焊條修補，然后在電爐中緩冷后，經520℃ xlh兩次中頻感應加熱設備熱處理及磨加工成形。堆焊修復剪刃金相組織觀察發現，基體組織為均勻索氏體，硬度36.7HRC；熔合區刃口側呈馬氏體特征，但馬氏體針較細較短，并有碳化物析出，呈顆粒狀分布；刃口處組織呈粗大針狀馬氏體形貌，加熱而呈黑色，硬度為61.2HRC。工件堆焊后，經520℃二次加熱處理后硬度較提高1.5HRC，組織為馬氏體，殘留奧氏體基本消失。

分析認為，6CrW2Si鋼剪刃和5CrMnMo焊條中Cr、W、Mo、V合金元素強烈提高堆焊層馬氏體耐加熱性，同時在520℃回火中，W、Mo、V可生成特殊碳化物，使工件二次硬化。分析觀察發現，剪刃中頻感應加熱設備熱處理中析出的碳化物細小、均勻，使剪刃刃口熱硬性和耐磨性提高。在處理中，通過碳和合金元素含量的控制，使堆焊刃口具有較好的韌性和高熱疲勞性能，滿足技術要求對刃口的特殊要求指標。熱剪切機剪刃零件采用堆焊和二次熱處理修復處理后，工件刃口的熱硬性和耐磨性較大提高，剪刃整體強韌性和熱疲勞抗力及沖好，剪刃服役壽命從平均5天提高到10天以上，提高1倍多，滿足了技術指標和生產產需要，技術經濟效益明顯。