当前机械行业对内螺纹的使用已经非常普遍,它的质量已经成为了机器可靠性评价的重要指标,一支高质量的丝锥不仅仅使机加工的生产效率得到了提升,更是内螺纹精度的重要保证。当前国内高速钢丝锥市场广阔,但却面临着可靠性低,易磨损,使用寿命不高等缺陷,造成我国高速钢材料的大面积浪费,长此以往必将严重制约我国工业化的发展,所以提高我国丝锥的制造工艺迫在眉睫。本文在国家自然基金(51275333)的资助下,以M2高速钢丝锥为研究对象,在丝锥进行常规热处理的基础上引入深冷处理工艺,运用均匀设计法对丝锥的回火和深冷参数进行优化,并对优化丝锥进行钝化处理,通过硬度测试、扭矩测试、寿命测试和金相分析探索深冷处理与钝化处理的最优组合。根据丝锥后刀面的微观结构和磨损形态对比分析发现,碳化物的析出与刃口形态的改变是丝锥使用寿命提高的主要原因。研究结果为提高高速钢复杂刀具的使用寿命提供了一定的参考。本文的主要研究内容如下:(1)丝锥热处理工艺优化。依据均匀设计法以回火温度、回火次数、深冷温度、深冷速度、深冷保温时间5个因素为试验变量,研究不同工艺下丝锥的使用寿命,通过二次多项式逐步回归的方法对试验数据进行分析,得出深冷温度为-76℃、保温时间为16h、深冷速度为1℃/min、回火温度为211℃、回火次数为3次时丝锥的寿命最长。(2)不同工艺下,丝锥使用寿命的研究。通过对不同深冷与回火形式下的丝锥进行寿命试验,得出深冷处理可以提高丝锥的使用寿命,但在同样的深冷保温时间下多次短时间的循环深冷处理效果要好于一次长时间的深冷处理,而回火前进行深冷处理的效果要好于回火后进行深冷处理,只深冷处理而不回火的丝锥使用效果最差。(3)刃口强化技术研究。以成像膜理论和尖端效应为理论依据,运用电解强化方法对丝锥的刃口进行钝化,通过对钝化丝锥进行扭矩测试发现钝化后的丝锥矩波动较小,并且可以较好的越过初期磨损,将丝锥带入稳定磨损期从而提高丝锥的可靠性。通过扫描电镜对钝化前后丝锥的表面进行观察发现,经钝化处理后刀具刃口平整,表面磨痕减弱,这些对刃口处裂纹的产生与蔓延起到了很好的抑制作用。由寿命试验发现,钝化处理对材料的韧性有一定的要求,深冷加高温回火的丝锥经钝化后使用寿命较普通丝锥提高了近2.7倍。(4)磨损机理分析。通过对丝锥后刀面SEM观察,发现刀具表面有很多破损的凹坑,经过XRD分析其成分可知磨粒磨损、氧化磨损、粘结磨损为其主要的磨损形式。磨粒磨损与氧化磨损多发生于切削锥的中前部,而粘结磨损主要发生在切削锥的后部。与常规丝锥相比,经过深冷加钝化处理过的丝锥抗粘结能力更强。