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【摘要】：我国双金属带锯条的研制成功，填补了我国金属双金属带锯条行业的空白，对双金属带锯条下料工序的增效、降耗、节材发挥了重要作用。本文针对双金属锯条的工艺环境及其影响因素，试图找出提高双金属锯条寿命的技术措施。
【关键词】：双金属锯条；工艺；寿命
1.引言
自双金属带锯条诞生以来，双金属带锯条因其自身特有的优势，逐步取代了其他切割工具，成为金属切割行业的主流工具。同时随着国民经济的快速发展以及国家基础工业对金属切割需求的不断增加，我国双金属带锯条未来的市场发展空间将越来越广阔。
2.双金属锯条工艺研究
近年来，随着锯切下料向高效、锯切高硬度材料、长寿命、低成本以及自动化方向发展，不仅要求双金属带锯条刃部有更高的耐磨性和红硬性，同时背部材料应有更高的强度与良好的抗疲劳性能与之匹配。M42钢是美国新型的超硬高速钢，具有较高的切削性能，常用来作锯条齿部；Rm80钢以其高的强度与良好的抗疲劳性能，是国内双金属带锯条一种新的基体材料。
2.1.普通工艺
双金属锯条齿部采用W6Mo5Cr4V2高速钢，背部采用50CrMnV钢。将两种材料用电子束焊接成一体即成双金属钢锯条，是目前锯条生产的一次革命，解决了碳钢锯条不耐磨，高速钢锯条容易扭曲、弯曲折断的问题。在使用过程中，切削锋利、耐磨，而且扭曲、弯曲时不会折断，大大提高了锯条的使用寿命。
双金属钢锯条热处理工艺的关键在于如何克服锯条淬火时引起的弓形弯、锯齿脱落、锯条的平面弯曲以及锯条在高温加热时的氧化问题。
2.2. 热处理新工艺
双金属锯条是两种不同金属材料的复合体，在热处理时组织转变不同步，形成较大的组织应力，导致锯条的形状和位置公差不合格，如刀状弯，侧面不平度等超出JB2583-79机用锯条标准，成为热处理的难点。
设计双金属锯条的热处理工艺，重点是解决淬火畸变，保证硬度和耐磨性。因为机用锯条是装在锯床上锯切钢材用的，在工作时受到多种载荷作用，容易畸变和折断。在往复锯切运动中，锯齿在被切割金属之间摩擦生热，锯齿硬度降低，磨损加剧。因此，机用锯条应具有一定的热硬性和足够的强度和韧性。
图1 机用双金属带锯条热处理工艺曲线
预热。机用双金属锯条齿部为高速钢，含大量合金元素，导热性差，其导热系数为碳钢的一半，而且塑性差。如果把冷锯条直接放进高温炉，会导致较大的内应力使锯条畸变加剧。高速钢的中温预热选在Ac1附近，为820～850℃。预热时钢中的索氏体转化为奥氏体，是在较低的温度下预先发生的，减小了最后高温加热时的相变应力。
加热。高速钢中的W、Mo、Cr、V等合金元素，通过加热溶解到固溶体中改善钢的性能。合金元素溶解量的多少决定于奥氏体化温度的高低。加热温度高于Ac1点时碳化物逐渐溶解，细小碳化物先溶解，较大碳化物后溶，角状碳化物难溶。不同的合金碳化物溶解速度也不相同。含Cr的M23C6型碳化物最易溶解，温度高于900℃时急速减少，到达1100℃时几乎完全溶于固溶体中；含W、Mo的M6C型碳化物在低温下溶解很少，在温度高于1160℃时，M6C的溶解量开始增大；含V的MC型碳化物在低温下则完全不溶，在1200℃时才能微量溶解，以后随温度的升高溶解速度逐渐增加。对于W6Mo5Cr4V2钢的正常淬火温度为（1200～1240）℃，淬火钢中可保留5%～8%（体积%）的M6C、1%左右的MC和完全溶解的M23C6。在保证锯条刃部优良力学、物理性能的前提下，考虑减小锯条畸变，应选用偏低的温度范围，即（1210～1220）℃。
分级。工件在较高温度下分级冷却可以减少热应力，减小畸变。在600℃分级淬火的刀具切削寿命最长，随着分级温度的提高刀具寿命逐渐降低。机用双金属锯条分级温度在（580～620）℃范围，分级时间在20min以内为宜。时间过长可能析出细小碳化物导致硬度降低。
等温。奥氏体过冷到贝氏体转变区时，在奥氏体晶界上产生的针状贝氏体组织比含碳量相同的马氏体组织更细、韧性更好。能减少工件的畸变，提高强度，获得较好的综合力学性能。工件等温时消除了内外温差，减小了继续冷却时的应力。过冷奥氏体转变为下贝氏体比转变成马氏体时比容小，组织应力小。工件在等温停留时，奥氏体发生陈化稳定，在随后的冷却过程中残留奥氏体转变成马氏体的数量减少。工件的内应力大大降低，畸变量大为减小。为解决机用双金属锯条淬火畸变问题，采用盐浴（240～280）℃等温淬火。采用Ms点以上（240～280）℃×（0.5～2）h的分级等温淬火方法，锯条的金相组织为马氏体、下贝氏体、残留奥氏体和未溶碳化物。由于奥氏体在等温时，先形成的下贝氏体组织均匀地分割了奥氏体晶粒，由此细化了奥氏体，使钢的强度得到提高，锯条的抗弯性能改善。
回火。机用双金属锯条进行贝氏体等温淬火后，组织中含有大量的残留奥氏体、未溶碳化物、针状贝氏体和正方马氏体。在560℃回火时，合金元素可以充分扩散并重新组合，形成特殊的合金碳化物弥散分布于α相（回火贝氏体和马氏体）基体上，使锯条的硬度和强度升高，产生弥散硬化效应。其原因是由于在位错处出现了析出物，阻碍位错活动的结果。若温度再升高弥散析出的碳化物颗粒尺寸涨大，数量减少并发生聚集。同时位错活动增大导致硬度降低。因此，机用双金属锯条的回火选用550～570℃。该温度与硫氮碳共渗温度相同，为了减小锯齿和锯背耐磨性的差异，采用两次回火和一次硫氮碳共渗（LT处理）。（550～570）℃×（0.5～1）h的硫氮碳盐浴共渗处理，起到了第三次回火作用，可以消除锯条齿刃高速钢二次硬化时的应力，代替一次回火，也能改善背部耐磨性能差的情况，确保锯条质量。
3. 影响因素分析
经过长期观察研究，结合多年的操作经验，目前，发现造成带锯条使用寿命缩短的主要原因有以下几点： 操作工艺方面：尤其是锯条磨合方面，没有严格按规程进行操作，磨合时间和力度都不够。
阶段特性利用方面：没有利用锯条不同阶段的特性，合理分配锯割时段，锯条的功能没有最大限度的发挥。不同的材料锯割速度雷同，试样料及其他淬火材料锯割方法不合理。
锯条选择方面：齿形选择不匹配，大规格料径选择了密度小的齿形，造成锯屑排出不畅，高温烧伤锯齿，反之，则因齿形过大损伤齿尖，大大缩短了锯条的使用寿命。
设备调整方面：油泵压力过高、过低等因素，都会因其传递到轮盘上的压力不稳而造成锯条断裂；导向块调整不当，使锯条各个方向受力不均，锯割过程中会造成锯斜，使带锯条报废。
设备状况：夹具磨损严重时，会因原材料的加持不稳而伤及锯齿。同时，举升油缸的稳定性差，下落速度不稳，更直接影响到锯条的寿命。
操作人员方面：操作不符合规范，速度偏快，操作人员不熟练及看管不到位也是一个重要原因。
4.可以采取的措施
通过以上分析，影响带锯条使用寿命的原因已经清楚，要达到延长带锯条使用寿命的目的，主要从以下几方面做起。
严格按照规程进行磨合是前提。因为双金属带锯条的齿尖为硬度很高的M42，新锯条的齿尖经过淬火后极易损伤，必须经过严格的磨合才能正常使用，因此必须严格按规程操作，锯条转速调整到60-70转/分钟，压力调整到1.5-1.8Mpa ，下降速度调整到1.0-1.2 cm/分钟，时间掌握在2-3个小时。经过以上方法的正确磨合，使带锯条的合金切削刃变得圆滑锋利，不易断裂和损伤，锯屑大小适中，利于排出，从而提高了带锯条的使用寿命。
根据原材料直径选择合适的齿形。带锯条的齿形通常有：2-3、3-4、4-6、5-8、8-12、1.5T-1.9T、1.1T-14T七种，目前锚链制造行业常用的有：2-3、3-4、4-6三种，直径30以下的圆钢应选择4-6的，30以上的选择3-4的。方刚及其他型材应选择齿形密度更大的齿形。只有正确选择齿形才能发挥出其特性，提高带锯条使用寿命。
加强设备管理。带锯条在使用过程中必须匀速运转，特别是齿尖受力以后，必须匀速下降，如设备存在故障，运转和下降速度不稳，极易造成带锯条损伤，因此，必须加强设备维护管理，使其运转良好，才能提高带锯条使用寿命。
加强操作人员的培训，减少人为损伤。通过培训，使其充分了解带锯条及锯床设备的特性后，再进行操作，通过技术比武等活动不断提高操作水平，减少人为损伤，提高带锯条使用寿命。通过统计，实际操作有以下经验可以借鉴：
4.1.切割高Gr、钛合金材料毛坯时（材料表层为合金氧化物），采用机械方法，去除入刀部位氧化层（宽度50mm即可）。
4.2.切割大截面材料，因机床刚性问题产生的震动，可以将锯架抬起1-2mm后，再攻进切割的方法消震。
4.3.砂铸表面，必须做清砂处理；避免焊镏、铸造夹皮、铸造加渣处入刀。
4.4.针对锻打、热轧、电渣后未热时效的大截面材料的内应力，在入刀深度100mm后，用菜刀状钢片（刀刃夹角小于7°）楔入锯口，以保持锯缝宽度，防患夹锯造成的机械阻力和断带风险。
5.结论
双金属带锯条是靠张紧于带锯床两个主、从动轮上，作扭转45°～90°的环行运动。双金属带锯条在锯切过程中，受到周期性的拉应力、间断冲击力、弯曲应力及扭转力等共同作用。可以看出，影响带锯条寿命的因素很多，但通过控制基本都能消除，在今后的带锯条使用过程中按以上方法进行操作，通过提高带锯条使用寿命，降低锯割成本来增加市场竞争力是一个很好的途径。
【参考文献】：
[1]叶伟昌.双金属带锯条[J].机械科学与技术，1998，（2）.
[2]刘年红.中国双金属带锯条行业研究.企业技术开发.2010年12月Dec.2010.
[3]尹洪臣，刘肃人.液氮深冷处理的应用研究[J].国外热处理，1994，4（3）.
[4]姚广鹰.液氮处理高速钢车刀[J].机械工艺师，1993，1o（3）.
【关键词】：双金属锯条；工艺；寿命
1.引言
自双金属带锯条诞生以来，双金属带锯条因其自身特有的优势，逐步取代了其他切割工具，成为金属切割行业的主流工具。同时随着国民经济的快速发展以及国家基础工业对金属切割需求的不断增加，我国双金属带锯条未来的市场发展空间将越来越广阔。
2.双金属锯条工艺研究
近年来，随着锯切下料向高效、锯切高硬度材料、长寿命、低成本以及自动化方向发展，不仅要求双金属带锯条刃部有更高的耐磨性和红硬性，同时背部材料应有更高的强度与良好的抗疲劳性能与之匹配。M42钢是美国新型的超硬高速钢，具有较高的切削性能，常用来作锯条齿部；Rm80钢以其高的强度与良好的抗疲劳性能，是国内双金属带锯条一种新的基体材料。
2.1.普通工艺
双金属锯条齿部采用W6Mo5Cr4V2高速钢，背部采用50CrMnV钢。将两种材料用电子束焊接成一体即成双金属钢锯条，是目前锯条生产的一次革命，解决了碳钢锯条不耐磨，高速钢锯条容易扭曲、弯曲折断的问题。在使用过程中，切削锋利、耐磨，而且扭曲、弯曲时不会折断，大大提高了锯条的使用寿命。
双金属钢锯条热处理工艺的关键在于如何克服锯条淬火时引起的弓形弯、锯齿脱落、锯条的平面弯曲以及锯条在高温加热时的氧化问题。
2.2. 热处理新工艺
双金属锯条是两种不同金属材料的复合体，在热处理时组织转变不同步，形成较大的组织应力，导致锯条的形状和位置公差不合格，如刀状弯，侧面不平度等超出JB2583-79机用锯条标准，成为热处理的难点。
设计双金属锯条的热处理工艺，重点是解决淬火畸变，保证硬度和耐磨性。因为机用锯条是装在锯床上锯切钢材用的，在工作时受到多种载荷作用，容易畸变和折断。在往复锯切运动中，锯齿在被切割金属之间摩擦生热，锯齿硬度降低，磨损加剧。因此，机用锯条应具有一定的热硬性和足够的强度和韧性。
图1 机用双金属带锯条热处理工艺曲线
预热。机用双金属锯条齿部为高速钢，含大量合金元素，导热性差，其导热系数为碳钢的一半，而且塑性差。如果把冷锯条直接放进高温炉，会导致较大的内应力使锯条畸变加剧。高速钢的中温预热选在Ac1附近，为820～850℃。预热时钢中的索氏体转化为奥氏体，是在较低的温度下预先发生的，减小了最后高温加热时的相变应力。
加热。高速钢中的W、Mo、Cr、V等合金元素，通过加热溶解到固溶体中改善钢的性能。合金元素溶解量的多少决定于奥氏体化温度的高低。加热温度高于Ac1点时碳化物逐渐溶解，细小碳化物先溶解，较大碳化物后溶，角状碳化物难溶。不同的合金碳化物溶解速度也不相同。含Cr的M23C6型碳化物最易溶解，温度高于900℃时急速减少，到达1100℃时几乎完全溶于固溶体中；含W、Mo的M6C型碳化物在低温下溶解很少，在温度高于1160℃时，M6C的溶解量开始增大；含V的MC型碳化物在低温下则完全不溶，在1200℃时才能微量溶解，以后随温度的升高溶解速度逐渐增加。对于W6Mo5Cr4V2钢的正常淬火温度为（1200～1240）℃，淬火钢中可保留5%～8%（体积%）的M6C、1%左右的MC和完全溶解的M23C6。在保证锯条刃部优良力学、物理性能的前提下，考虑减小锯条畸变，应选用偏低的温度范围，即（1210～1220）℃。
分级。工件在较高温度下分级冷却可以减少热应力，减小畸变。在600℃分级淬火的刀具切削寿命最长，随着分级温度的提高刀具寿命逐渐降低。机用双金属锯条分级温度在（580～620）℃范围，分级时间在20min以内为宜。时间过长可能析出细小碳化物导致硬度降低。
等温。奥氏体过冷到贝氏体转变区时，在奥氏体晶界上产生的针状贝氏体组织比含碳量相同的马氏体组织更细、韧性更好。能减少工件的畸变，提高强度，获得较好的综合力学性能。工件等温时消除了内外温差，减小了继续冷却时的应力。过冷奥氏体转变为下贝氏体比转变成马氏体时比容小，组织应力小。工件在等温停留时，奥氏体发生陈化稳定，在随后的冷却过程中残留奥氏体转变成马氏体的数量减少。工件的内应力大大降低，畸变量大为减小。为解决机用双金属锯条淬火畸变问题，采用盐浴（240～280）℃等温淬火。采用Ms点以上（240～280）℃×（0.5～2）h的分级等温淬火方法，锯条的金相组织为马氏体、下贝氏体、残留奥氏体和未溶碳化物。由于奥氏体在等温时，先形成的下贝氏体组织均匀地分割了奥氏体晶粒，由此细化了奥氏体，使钢的强度得到提高，锯条的抗弯性能改善。
回火。机用双金属锯条进行贝氏体等温淬火后，组织中含有大量的残留奥氏体、未溶碳化物、针状贝氏体和正方马氏体。在560℃回火时，合金元素可以充分扩散并重新组合，形成特殊的合金碳化物弥散分布于α相（回火贝氏体和马氏体）基体上，使锯条的硬度和强度升高，产生弥散硬化效应。其原因是由于在位错处出现了析出物，阻碍位错活动的结果。若温度再升高弥散析出的碳化物颗粒尺寸涨大，数量减少并发生聚集。同时位错活动增大导致硬度降低。因此，机用双金属锯条的回火选用550～570℃。该温度与硫氮碳共渗温度相同，为了减小锯齿和锯背耐磨性的差异，采用两次回火和一次硫氮碳共渗（LT处理）。（550～570）℃×（0.5～1）h的硫氮碳盐浴共渗处理，起到了第三次回火作用，可以消除锯条齿刃高速钢二次硬化时的应力，代替一次回火，也能改善背部耐磨性能差的情况，确保锯条质量。
3. 影响因素分析
经过长期观察研究，结合多年的操作经验，目前，发现造成带锯条使用寿命缩短的主要原因有以下几点： 操作工艺方面：尤其是锯条磨合方面，没有严格按规程进行操作，磨合时间和力度都不够。
阶段特性利用方面：没有利用锯条不同阶段的特性，合理分配锯割时段，锯条的功能没有最大限度的发挥。不同的材料锯割速度雷同，试样料及其他淬火材料锯割方法不合理。
锯条选择方面：齿形选择不匹配，大规格料径选择了密度小的齿形，造成锯屑排出不畅，高温烧伤锯齿，反之，则因齿形过大损伤齿尖，大大缩短了锯条的使用寿命。
设备调整方面：油泵压力过高、过低等因素，都会因其传递到轮盘上的压力不稳而造成锯条断裂；导向块调整不当，使锯条各个方向受力不均，锯割过程中会造成锯斜，使带锯条报废。
设备状况：夹具磨损严重时，会因原材料的加持不稳而伤及锯齿。同时，举升油缸的稳定性差，下落速度不稳，更直接影响到锯条的寿命。
操作人员方面：操作不符合规范，速度偏快，操作人员不熟练及看管不到位也是一个重要原因。
4.可以采取的措施
通过以上分析，影响带锯条使用寿命的原因已经清楚，要达到延长带锯条使用寿命的目的，主要从以下几方面做起。
严格按照规程进行磨合是前提。因为双金属带锯条的齿尖为硬度很高的M42，新锯条的齿尖经过淬火后极易损伤，必须经过严格的磨合才能正常使用，因此必须严格按规程操作，锯条转速调整到60-70转/分钟，压力调整到1.5-1.8Mpa ，下降速度调整到1.0-1.2 cm/分钟，时间掌握在2-3个小时。经过以上方法的正确磨合，使带锯条的合金切削刃变得圆滑锋利，不易断裂和损伤，锯屑大小适中，利于排出，从而提高了带锯条的使用寿命。
根据原材料直径选择合适的齿形。带锯条的齿形通常有：2-3、3-4、4-6、5-8、8-12、1.5T-1.9T、1.1T-14T七种，目前锚链制造行业常用的有：2-3、3-4、4-6三种，直径30以下的圆钢应选择4-6的，30以上的选择3-4的。方刚及其他型材应选择齿形密度更大的齿形。只有正确选择齿形才能发挥出其特性，提高带锯条使用寿命。
加强设备管理。带锯条在使用过程中必须匀速运转，特别是齿尖受力以后，必须匀速下降，如设备存在故障，运转和下降速度不稳，极易造成带锯条损伤，因此，必须加强设备维护管理，使其运转良好，才能提高带锯条使用寿命。
加强操作人员的培训，减少人为损伤。通过培训，使其充分了解带锯条及锯床设备的特性后，再进行操作，通过技术比武等活动不断提高操作水平，减少人为损伤，提高带锯条使用寿命。通过统计，实际操作有以下经验可以借鉴：
4.1.切割高Gr、钛合金材料毛坯时（材料表层为合金氧化物），采用机械方法，去除入刀部位氧化层（宽度50mm即可）。
4.2.切割大截面材料，因机床刚性问题产生的震动，可以将锯架抬起1-2mm后，再攻进切割的方法消震。
4.3.砂铸表面，必须做清砂处理；避免焊镏、铸造夹皮、铸造加渣处入刀。
4.4.针对锻打、热轧、电渣后未热时效的大截面材料的内应力，在入刀深度100mm后，用菜刀状钢片（刀刃夹角小于7°）楔入锯口，以保持锯缝宽度，防患夹锯造成的机械阻力和断带风险。
5.结论
双金属带锯条是靠张紧于带锯床两个主、从动轮上，作扭转45°～90°的环行运动。双金属带锯条在锯切过程中，受到周期性的拉应力、间断冲击力、弯曲应力及扭转力等共同作用。可以看出，影响带锯条寿命的因素很多，但通过控制基本都能消除，在今后的带锯条使用过程中按以上方法进行操作，通过提高带锯条使用寿命，降低锯割成本来增加市场竞争力是一个很好的途径。
【参考文献】：
[1]叶伟昌.双金属带锯条[J].机械科学与技术，1998，（2）.
[2]刘年红.中国双金属带锯条行业研究.企业技术开发.2010年12月Dec.2010.
[3]尹洪臣，刘肃人.液氮深冷处理的应用研究[J].国外热处理，1994，4（3）.
[4]姚广鹰.液氮处理高速钢车刀[J].机械工艺师，1993，1o（3）.