我公司生產(chǎn)的航空發(fā)動機特性刀具型面復雜，加工成本高，且材料昂貴，熱處理一直采用常規(guī)鹽浴爐淬火處理，在使用過程中存在使用壽命短（崩塊、卷刃）、磨損嚴重的情況，如何提高刀具使用壽命是一個亟待解決的問題。

8年前我們開始著手研究采用深冷處理工藝提高刀具使用壽命的工藝方法。所謂深冷處理，就是用液氮作為冷卻介質將淬火后的金屬材料的冷卻過程繼續(xù)下去，達到遠低于室溫的某一溫度，促使常規(guī)熱處理后所存在的殘留奧氏體得到進一步轉化，從而改善金屬材料性能。

深冷處理過程中細微碳化物的析出，是屬于“原子擠出”機制。刀具驟冷到－120℃會發(fā)生宏觀體積收縮引起內(nèi)部微區(qū)變形造成晶格畸變，使馬氏體內(nèi)部的間隙碳原子進一步承受壓應力而被“擠出”間隙位置。在－120℃溫度條件下碳原子的熱震動非常微弱，因此碳原子不會發(fā)生“擴散逸出”，當深冷結束后刀具在回升到室溫20℃的過程中，存在近150℃的溫差，因此刀具相當于進行了一次低溫回火，故被擠出的碳原子可以通過在缺陷附近偏聚***終形成彌散分布的細微碳化物，細微碳化物的彌散分布還可以阻礙位錯運動，造成彌散強化效果，提高了刀具的耐磨性、韌性，使刀具使用壽命成倍地提高。

我們首先從從一根 25mm×35mm×600mm的M42鍛料上截取長130㎜的4根料，制作4把20mm×30mm×120mm刨刀，分別標號為1﹟、2﹟、3﹟、4﹟，將其中1﹟、2﹟刨刀進行深冷處理，3﹟、4﹟刨刀進行常規(guī)熱處理，分別用常規(guī)熱處理的3﹟、4﹟刨刀和經(jīng)深冷處理的1﹟、2﹟刀具在刨床上進行切削CrWMn鋼的刀具磨損試驗。刀具幾何參數(shù)：前角10°，主偏角45°，副偏角30°，主后角15°，副后角10°，溶屑槽R20，刃傾角2°，刀尖圓弧半徑R0.5mm。切削參數(shù)選擇：切削速度V=25次/min（往返），吃刀深度ap=3mm，走刀量t=0.33㎜。兩組試驗所得刀具使用壽命結果見附表。從刀具使用壽命對比表和使用后刀具表面磨損狀態(tài)觀察，得出試驗結論：深冷處理能明顯的提高刀具的耐磨性，使刀具的切削壽命成倍提高。

刀具使用壽命對比

于是，我們選擇加工XX型發(fā)動機上的火焰穩(wěn)定器的組合銑刀進行現(xiàn)場實物試驗，火焰穩(wěn)定器材料為GH625，很難加工，以前有50%的廢品率，沒有人愿意加工這個零件，通過改進刀具尺寸，廢品率下降到20%左右，但是銑刀使用壽命很短，一套組合銑刀僅能加工這種火焰穩(wěn)定器2～3個，碰到不好的時候一套刀具一個都加工不完，加工成本持續(xù)攀升。

我們將經(jīng)過深冷處理的組合銑刀15套和常規(guī)熱處理的組合銑刀15套發(fā)到現(xiàn)場使用，并發(fā)放了刀具使用情況記錄表格，從操作人員記錄數(shù)據(jù)表格中我們可以清楚的看出，經(jīng)過深冷處理的組合銑刀加工數(shù)量是未經(jīng)過深冷處理銑刀的2倍，使用壽命大幅提高，并且刀具尺寸穩(wěn)定性好，產(chǎn)品廢品率由15%下降到5%。從另一批深冷處理鉸刀情況反饋信息顯示：

（1）未經(jīng)深冷的鉸刀，***次使用鉸孔數(shù)量30個左右，后續(xù)人工修磨時刃口易缺口。

（2）深冷處理的鉸刀，***次使用鉸孔數(shù)量可達到80個左右，無明顯刀紋，后續(xù)人工修磨過程中刃口不易出現(xiàn)缺口。

現(xiàn)在我廠所有發(fā)動機特型刀具都在原有常規(guī)熱處理的基礎上增加了深冷處理工藝。深冷處理主要耗材是液氮（氮氣是大氣中***主要的成分之一，無毒無味），設備功率在一個千瓦以內(nèi)，耗電非常小，操作簡便，無任何環(huán)境污染，深冷技術的應用是完全的環(huán)保型技術，它使我公司刀具質量整體上了一個新臺階，減輕了制造壓力，大幅度降低了機加成本，經(jīng)濟效益顯著。