“菜刀拍蒜”视频背后的热处理故事

  最近网上热议的“菜刀拍蒜”后菜刀断裂的视频，网友们讨论“菜刀拍蒜”后菜刀断裂现象背后的实质是都想用于一把锋利、耐用、轻便、防菌自洁、永不生锈和永不断裂的菜刀。上述菜刀要求与选材有关，与热处理关系密切，现分享工模具钢的预备热处理、预硬和最终热处理。

  模具钢均需要具有一定的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选材和压力、机加成型外，热处理工艺是控制模具（钢）显微组织、使其达到所需的力学性能、物理性能和化学性能的主要工艺方法之一。材料的微观组织决定模具钢的性能。

  热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的微观组织，改变或改善工件的使用性能。热处理非常重要，以至于绝大多数质保体系文件（如军品）都将热处理划归“特殊过程”进行质量管理，特殊过程的定义是抽象的质量范畴，比较拗口：直观不易发现、不易测量或不能经济测量的产品内在质量特性的形成过程。热处理是操作简单，理论深奥的特殊过程，有别于炼钢和锻造。

1、模具（钢）预备热处理

预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。大多数模具（钢）预备热处理工艺退火，鲜见正火、时效等。技术协议或标准文件中描述为：退火HB≤255或退火组织符合北美压铸协会NADCA#207-2003标准。

2、模具（钢）预硬热处理

模具钢行业的很多人将预硬称为调质处理。调质的定义是：淬火+高温回火。一般将超过550℃的回火称为高温回火，但界限不明显，纯属人为规定。调质可获得均匀细小的综合性能较好回火索氏体组织。调质热处理获得的索氏体，也为后续的最终化学热处理作好的基体组织准备。部分热作模具钢根据工矿要求，也可以将调质作为最终热处理，但要注意工序的具体工艺路线。

3、模具（钢）最终热处理 

（1）局部直接淬火，如高频淬火。最近网上热议的“菜刀拍蒜”视频，网友热议家家都用的菜刀，拍蒜后菜刀断裂的现象，实质是讨论菜刀质量的影响因素，如菜刀选材和热处理方式对菜刀整体性能的影响。局部直接淬火特点是变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。

（2）淬火+低温回火。冷作模具钢常在室温下使用，且要求硬度高、耐磨性好，因此冷作模具钢的最终热处理常采用淬火+低温回火。冷作模具钢回火要主要第一类回火脆，躲开温度区间即可。

（3）调质或淬火+中温回火。淬火+中温回火和调质，分别获得的回火屈氏体和回火索氏体，前者模具钢的弹性性能比较好，后者的模具（钢）的综合力学性能较好。此类模具钢的最终热处理要特别注意的第二类回火脆，现有的优质模具钢，由于合金元素的加入已部分规避了第二类回火脆的发生，一旦发现，重新回火快冷即可改善，有些厂家还在采用发现第二类回火脆仍采用重新淬火+回火快冷的浪费能源和时间的处理方式。此类最终热处理方式后，还有采用真空热处理+模具压应力强化处理，比如轻金属的热挤压模具。

（4）渗碳淬火。适用于特种模具（钢），工艺方法和优点是：先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。缺点是：渗碳淬火变形大；不渗碳部分防渗复杂。

（5）渗氮处理。渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄。

（6）碳氮共渗，亦称软氮化。就有渗碳和渗氮的优点，也可避免二者的缺点。渗氮和碳氮共渗也常见与发电机组设备如阀门，与介质接触的受力件。