D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.s1.007 北京解铁学院学报 1982年增刊2 高速钢刀具疏氧碳氨硼多元共渗(DYGS) 层的成分、组织、结构与性能 北京钢铁学院金相教研室 关卓明 徐恒钧刘国勋 店山齿轮厂 彭述荣 高速钢刀具的服役条件是极为苛刻的，其切削刃附近和工件的相对摩擦速度与摩擦焊的 摩擦速度(16一50米/分)大致相当，而前刀面上切削刃附近的压力应为摩擦焊压力(45一70 N/mm)的5一10倍C1),因此，粘着磨损是高速钢刀具常见的失效形式。此外，与一切刀 具一样，机械磨损与崩刃也常导致刀具失效。 根据现代粘着磨损理论，摩擦系数μ正比于剪切强度τ，反比于流变应力·，（即μ=T/o,) 〔2)，若用化学热处理方法使刀具表面生成一层与被切削金属的结构有显著差异的薄膜（例 如非金属)，若此膜的τ低，易滑动，且其衬底层又有高硬度，将会使μ大为降低，有效地降 低粘着磨损率。提高衬底层的硬度也有利于减少刀具的机械磨损。但硬化会带来脆化，因 此，一个优良的化学热处理工艺应在刀具表面形成低脆性的抗粘结层与硬化层的多层组织， 这是高速钢刀具热处理组织设计应依循的原则。 本文所讨论的DYGS工艺是低温滴注式气体硫氧碳氮硼多元共渗工艺。这类工艺是按上 述原则设计的，能有成效地同时满足抗粘结、硬化与低脆性三方面的性能要求，而且该工艺 还有使用设备简单，操作简易、表面质量乌黑美观等优点。 众所周知，高温，(800~1000℃)渗硼能使另件获得极优异的抗粘着磨损性能〔3)，但低 温渗硼还未见有成效的报导，本文应用现代分析技术，系统地研究了高速钢(W18Cr4V)D YGS渗层的成分、组织、结构与性能，证实了DYGS工艺可在低温下(540一560℃)实现硼 与氧硫碳氮共渗，硼酸添加剂对性能有良好的作用，从而揭示了DYGS工艺在本质上区别于 60年代发展起来的疏氰共渗工艺，因而是一种有独创性的、效果显著的，经济的低温化学热 处理工艺。 DYGS工艺特点 高速钢DYGS处理是在淬火、回火后进行。处理温度同回火温度(540一560℃)。共渗 可采用一般的井式马弗炉。渗剂以甲酰胺(HCONH,)与无水乙醇(C2H5OH)为溶剂， 再溶入适量的含硫添加剂与硼酸(H,BO,)。共渗时间依刀具而异，一般选用1~3小时能获 得满意的效果。 -60-北 京 钥 铁 学 院 学 报 年 幼刊 高速钢刀具硫氧碳氮硼多元共渗 层的成分 、 组织 、 结构与性能 北 京钢 铁 学院 金 相 教 研 室 唐 山 齿轮厂 关 率 明 徐 恒 钧 刘 国 勋 彭 述 荣 高速钢 刀具的服役条件是极为苛刻的 ， 其切 削刃附近和工件的 相对摩擦速度与摩擦焊 的 摩擦速度 一 米 分 大致相 当 ， 而前刀 面上切 削刃附近 的压 力应 为摩擦焊压 力 一 艺 的 一 倍〔 〕 ， 因此 ， 粘 着磨损是高速钢刀具常 见的 失效形 式 。 此外 ， 与一切 刀 具一样 ， 机械磨 损 与崩刃 也常导致 刀具 失效 。 根据现代粘着磨损理论 ， 摩擦系数卜正 比于剪切 强度 ， 反比于流变应力 即卜 二 叮。 〔 〕 ， 若用 化学热处理方法使 刀具表 面生成一层与被切削金属 的结构有显 著差 异的薄膜 例 如非金属 ， 若此膜 的 低 ， 易滑动 ， 且其衬底层又 有高硬度 ， 将会使卜大为降低 ， 有效 地降 低粘着磨 损率 。 提高衬底 层的硬 度也 有利于减少刀具 的机械 磨 损 。 但硬 化会带 来脆化 ， 因 此 ， 一个优良的化学 热处理工艺应在刀具表面形成低脆性的抗粘结 层 与硬化层的 多层组织 ， 这是高速钢 刀具 热处理组织 设 计应依 循的原则 。 本文所讨论 的 工艺是低温滴注式气体硫氧碳氮硼 多元 共渗 工艺 。 这类工艺是按上 述 原则设计的 ， 能有成 效地同时满 足抗粘结 、 硬化与低脆性三方面的性能要求 ， 而且该工艺 还 有使用设 备简单 ， 操作简易 、 表 面质量乌黑 美观等优点 。 众所周知 ， 高温 ， 。 。 。 ℃ 渗 硼 能使 另件获 得极优异 的抗粘 着磨 损性 能〔 〕 ， 但低 温渗硼还 未 见有成效的报导 ， 本文应用现 代分析技术 ， 系统 地研究 了 高速钢 渗层的成分 、 组织 、 结构与性能 ， 证 实了 工艺可在低温 下 。 一 ℃ 实现 硼 与氧硫碳氮 共渗 ， 硼 酸添 加剂对 性能 有 良好的 作用 ， 从而揭示 了 工艺在本质 上区别于 年代发展起 来的硫氛共渗 工艺 ， 因而 是 一种 有独创性的 、 效果 显著的 ， 经 济的低温化学热 处理工艺 。 一 、 工 艺特点 高速钢 处理是在淬火 、 回 火后进行 。 处理温 度 同回 火温 度 一 ℃ 。 共渗 可采用 一般的井 式马弗炉 。 渗剂 以 甲酞胺 与无水 乙醇 为溶 剂 ， 再溶 人适量的 含硫添 加剂 与硼 酸 。 。 共渗时 间依 刀具而 异 ， 一般选 用 一 小时 能获 得满意的效果 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．s1．007