機(jī)械刀片是木材、造紙、印刷、皮革、膠合板等行業(yè)的原材料及產(chǎn)品加工必備的切削刀具，刀片規(guī)格品種多，熱處理難度大。隨著上述行業(yè)的高速發(fā)展，刀片的用量逐年遞增。機(jī)械刀片加工對(duì)象主要是非金屬材料，薄刃細(xì)長(zhǎng)。由于加工的特殊性，要求刀片既要有高的硬度、強(qiáng)韌性、耐磨性和一定的熱硬性，又要有高的抗疲勞斷裂和碳化物抗剝落能力，尤其是木材加工用的刨切刀和旋切刀，使用性能要求更高。
機(jī)械刀片生產(chǎn)流程
目前機(jī)械刀片用材有兩種情況：即整體為合金鋼或高速鋼、刃部為合金鋼或高速鋼刃背（亦稱刀體）為碳鋼。后者成型方式有釺釬和高溫壓軋鑲接兩類。釺焊亦稱釺焊，連接金屬的一種方法。利用熔點(diǎn)比焊件低的焊料（填充金屬）和焊件連接處一同加熱（用加熱爐），焊料熔化后，滲入并填滿連接處間隙而達(dá)到連接的目的。高溫壓軋鑲接即把刃鋼和碳鋼刀體加熱到高溫，以軋機(jī)把刃鋼的刀體焊接在一起，屬于一種固相焊接方法。鑲鋼工藝分為熱軋焊藥鑲接、無(wú)氧化熱軋鑲接、無(wú)氧化加焊藥熱軋接三種。兩種成形工藝各有千秋，但釺焊比鑲接更為先進(jìn)些。以釺焊工藝為例，生產(chǎn)流程如下：
(1) 刀體碳鋼鋼板、刀刃合金鋼或高速鋼鋼板下料，并校平校直。
(2) 磨去鋼板表面氧化皮，刃鋼需4面磨光。
(3) 刀體鋼板焊接部位開槽，刃鋼再次校平。
(4) 去除刀槽毛刺，清除刃鋼4周毛刺。
(5) 洗刀槽及刃鋼表面。
(6) 在刀槽上鋪上銅片及刃鋼板條并固定，作好焊前準(zhǔn)備。
(7) 裝爐加熱，在保護(hù)氣氛爐中完成釬焊、加熱、冷卻工步。
(8) 檢查淬火金相并打硬度。
(9) 出爐后快速打磨去掉銅渣，趁熱校平。
(10) 回火。
(11) **次回火出爐后立即校平校直。
(12) 檢查硬度、回火金相。
(13) 轉(zhuǎn)機(jī)械加工。
(14) 根據(jù)客戶要求決定是否要深冷處理。
(15) 包裝出廠。
無(wú)氧化保護(hù)氣氛加熱技術(shù)
鋼鐵件在空氣中加熱將產(chǎn)生氧化脫碳等缺陷，為了防止此弊端，人們將加熱爐中充入中性氣氛如氮?dú)?，?duì)工件進(jìn)行保護(hù)加熱，這種技術(shù)稱為保護(hù)氣氛熱處理。氮?dú)獯罅看嬖谟诳諝庵?，約占空氣的79%。在工業(yè)上獲取氮?dú)饪梢杂没瘜W(xué)或物理的方法分離空氣中的氧化和氮?dú)?。分子狀態(tài)的氮?dú)庠谕ǔ５募訜徇^(guò)程中對(duì)一般金屬和鋼鐵顯示中性，既不氧化、脫碳、也不使氧化物還原。利用氮基保護(hù)氣氛節(jié)能環(huán)保，是今后熱處理發(fā)展的方向。
焊 - 淬火復(fù)合熱處理技術(shù)
復(fù)合熱處理是將兩種或更多的熱處理工藝復(fù)合，或是將熱處理工藝和其他工藝復(fù)合，以更大程度挖掘材料的潛力，使工件獲得單一的工藝方法無(wú)法達(dá)到的優(yōu)良性能。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單一的熱處理技術(shù)往往不能滿足人們對(duì)材料使用的高要求，引發(fā)復(fù)合熱處理技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。釺焊—淬火復(fù)合熱處理技術(shù)可使焊接強(qiáng)度和熱處理淬火質(zhì)量大幅度提升。以嘉龍鋒鋼刀具公司為例，公司所選用釺焊刀刃材料淬火加熱溫度都超過(guò)1,100℃，遠(yuǎn)高于銅的熔點(diǎn)（1,083℃），在加熱過(guò)程中，焊劑銅熔化，將刃鋼和基體牢牢焊固，既完成焊接又發(fā)生奧氏體相變，一舉兩得，節(jié)能節(jié)時(shí)。
奧氏體化后轉(zhuǎn)冷卻室充高純氮，完成淬火冷卻工序。當(dāng)工件冷至550℃左右，開箱出爐。
快速加熱技術(shù)
在刀具熱處理工藝中，有兩個(gè)最重要的工藝參數(shù)，即加熱溫度和加熱時(shí)間。根據(jù)公式P=T（37 tgts）
式中 P -淬火加熱參量；
T -淬火加熱溫度，K；
Ts -淬火加熱時(shí)間，S。
從增加碳化物溶解量、提高奧氏體合金度出發(fā)，奧氏體化溫度越高越好，以增加刀具的耐磨和熱硬性，但從細(xì)化晶粒、提高韌性考慮，淬火溫度不宜過(guò)高。根據(jù)機(jī)械刀片使用特點(diǎn)，應(yīng)該采取較低的淬火加熱溫度，較長(zhǎng)的保溫時(shí)間，但此舉會(huì)浪費(fèi)大量的能源，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐，筆者摸索出快速加熱工藝，即采用較高的溫度、較短的時(shí)間，使刀刃達(dá)到又硬又韌的效果，從公式可以看出，提高溫度比延長(zhǎng)時(shí)間效果明顯，只要兩者作用的參量相同，熱處理的效果應(yīng)該一致。在生產(chǎn)中筆者體會(huì)到快速加熱一定要掌握好“度”的概念，否則弄巧成拙。
形變熱處理技術(shù)
將壓力加工與熱處理有效地結(jié)合起來(lái)，則可同時(shí)發(fā)揮形變強(qiáng)化與熱處理強(qiáng)化的雙重作用，獲得由單一的強(qiáng)化方法所不能達(dá)到的綜合力學(xué)性能，這種綜合強(qiáng)化的工藝稱為形變熱處理。
形變熱處理除了能獲得優(yōu)異的力學(xué)性能外，由于將壓力加工和熱處理密切結(jié)合起來(lái)，可以省去熱處理的重新加熱工序，從而省去了大量的能源消耗、加熱設(shè)備和車間占地面積，同時(shí)還可以減少材料的氧化燒損及脫碳、變形等熱處理缺陷。因此，形變熱處理工藝兼有優(yōu)異的強(qiáng)韌化效果與巨大的經(jīng)濟(jì)效益雙重效應(yīng)。
形變熱處理的深入研究與應(yīng)用，能使壓力加工與熱處理更緊密地結(jié)合起來(lái)，將會(huì)引起機(jī)械制造業(yè)工藝流程、工序劃分設(shè)備布置等發(fā)生一系列的重大變革，同時(shí)也將推動(dòng)壓力加工及熱處理工藝的科學(xué)發(fā)展，是很有應(yīng)用前景的熱加工工藝。
相變超塑性校直技術(shù)
高速鋼等高合金工具鋼經(jīng)正常的淬火后，組織中含有25%~30%的殘留奧氏體（rR），rR不穩(wěn)定還會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成馬氏體（M）。馬氏體相變過(guò)程中，當(dāng)應(yīng)力低于軟相（奧氏體）的屈服強(qiáng)度時(shí)，即可發(fā)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱為馬氏體相變塑性。
根據(jù)筆者多年的試驗(yàn)研究，證明鋼在熱處理相變過(guò)程中具有顯著的相變超塑性效應(yīng)，即在相變過(guò)程中塑性要比相變前后新舊組織的塑性提高幾倍乃至幾十倍。
多年來(lái)一直認(rèn)為，淬火件趁熱校正能取得顯著的效果，雖然包含有熱塑性的因素，rR塑性好的貢獻(xiàn)，但最主要的是相變超塑性的作用。相變超塑性效應(yīng)發(fā)生于rR→M相變的全過(guò)程，但這種效應(yīng)是瞬變的，當(dāng)相變進(jìn)行最劇烈時(shí)，相變超塑性效應(yīng)最顯著，因而塑變量頻率曲線應(yīng)呈現(xiàn)出峰值。顯然，該峰值對(duì)應(yīng)的條件應(yīng)該是校正的**時(shí)機(jī)，正確掌握和運(yùn)用這個(gè)**時(shí)機(jī)，對(duì)于指導(dǎo)淬火趁熱校正工藝和操作，將具有現(xiàn)實(shí)意義。
機(jī)械刀片由于細(xì)薄長(zhǎng)，正常淬火后彎曲10~30mm，運(yùn)用相變超塑性原理，很容易校正過(guò)來(lái)。鋼在淬火冷卻過(guò)程中的相變超塑性比在Ms點(diǎn)溫度稍上狀態(tài)的奧氏體塑性高好幾倍，因此，在淬火趁熱校正時(shí)，正確了解和充分利用相變超塑性原理，對(duì)熱處理現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)有指導(dǎo)作用。
應(yīng)用在Ms點(diǎn)以下溫度進(jìn)行校直，不但是可行的，而且是非常適用的，可以同時(shí)校正熱應(yīng)力和組織應(yīng)力造成的變形、有利于保證工件高硬度的要求、有利于改善勞動(dòng)條件、降低對(duì)校正設(shè)備的噸位和工作條件要求及校正的質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。
感應(yīng)加熱刃鋼技術(shù)
機(jī)械刀片刃部只占刀體總質(zhì)量的1/5~1/10，只要對(duì)刃鋼進(jìn)行淬火同樣起到整體加熱的效果。應(yīng)用先進(jìn)的高頻感應(yīng)加熱技術(shù)，設(shè)計(jì)專用淬火機(jī)牀，針對(duì)不同規(guī)格的刀片設(shè)計(jì)個(gè)性化的感應(yīng)圈，配制光電高溫測(cè)溫計(jì)，可順利地進(jìn)行高頻淬火。由于高速鋼及基體鋼屬自硬型鋼，高溫加熱后，在空氣中冷卻就能獲得很高的硬度，且由于高頻淬火只是局部硬化，而且速度快，所以可以大大節(jié)能。
計(jì)算機(jī)控溫技術(shù)
計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于熱處理領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展需求的產(chǎn)物。溫度是熱處理的靈魂，在某種程度上講，溫度決定一切，相變是由溫度變化而生，變形由溫度而引起。嘉龍?jiān)跈C(jī)械刀片熱處理中成功而穩(wěn)定地運(yùn)用計(jì)算機(jī)控溫技術(shù)，向智能熱處理邁進(jìn)了一大步。微機(jī)運(yùn)用它是使傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)型技藝跨越為科學(xué)發(fā)展型。智能熱處理的深入研究，將使熱處理擺脫依賴于經(jīng)驗(yàn)和技能的落后狀態(tài)，向精確預(yù)測(cè)生產(chǎn)結(jié)果和實(shí)現(xiàn)可靠質(zhì)量控制的方向發(fā)展。
深冷處理技術(shù)
應(yīng)客戶要求，有些基體鋼、高合金鋼刃鋼刀片，為了提高其尺寸穩(wěn)定性，往往在成品刀片出廠前增加深冷處理。而高速鋼刀片三次回火已達(dá)**，沒(méi)有必要再進(jìn)行深冷處理，如果淬火溫度相對(duì)比較低、晶粒度比較細(xì)小，韌性本來(lái)就比較高，如果客戶有要求，也可以進(jìn)行深冷處理。回火充分的刀片經(jīng)深冷處理后，硬度不會(huì)增加，反而對(duì)韌性有損害，所以，不管什么新技術(shù)應(yīng)用一定要有針對(duì)性，不能盲從。
科學(xué)技術(shù)發(fā)展永無(wú)止境，機(jī)械刀片的熱處理工藝也在不斷更新?lián)Q代。目前中國(guó)滲氮離子鍍復(fù)合涂層技術(shù)在65Mn鋼切紙刀片已成功應(yīng)用、激光淬火、氣相沉積等熱處理新技術(shù)正在開發(fā)中。什么是核心競(jìng)爭(zhēng)力？熱處理技術(shù)就是機(jī)械產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。熱處理不出廢品沒(méi)有返工品就是**的節(jié)能，制造出具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品，同時(shí)更是節(jié)能中的精品。
