一种剪切机刀片材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种剪切机刀片材料制备方法，包括有以下工艺步骤：钢水制备，按顺序向真空感应电炉熔炼中依次加入原料废钢件、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、稀土硅，待钢水熔清后再加入VN合金，然后用铝丝对钢液进行脱氧合金化，再用熔模铸造法浇铸；浇铸后铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C0.75‑1.05%、W2.5%、Mo2.0‑3.0%、V1.5‑3.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08~0.12%，余量为Fe；降低了高速钢中价格昂贵的W、Mo含量，同时添加微量的N、Nb和RE等元素，获得既保持较高红硬性的特性，又较大幅度地降低成本，提高刀片耐磨性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金材料领域，具体属于一种剪切机刀片材料制备方法。
技术介绍
目前，国内外剪切机刀片用材大致有高碳高铬铸钢，普通高速钢和硬质合金等几种类型。高碳高铬铸钢由于有一定的耐磨性，而且价格便宜，因此得到广泛的应用，高碳高铬刀片用钢常用的材料有13Cr13WMoV和18Cr20WMoV。由于这两种钢硬度和耐磨性主要依靠铬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，热稳定性较差，一般在450℃以上开始聚集长大而逐渐软化。在550℃时，硬度要降至HRC50以下。而剪切机刀片在高速运行下的温度可达到550℃左右，这就使刀片使用寿命明显降低。高速钢的二次硬化温度在550℃左右，硬度维持在HRC62~64，可显著地提高刀片的使用寿命；硬质合金也有很好的高温硬度和耐磨性。但由于普通高速钢和硬质合金的制造成本太高，在高线刀片材料的使用上受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种剪切机刀片材料制备方法，降低了高速钢中价格昂贵的W、Mo含量，同时添加微量的N、Nb和RE等元素，获得既保持较高红硬性的特性，又较大幅度地降低成本，提高刀片耐磨性。本专利技术的技术方案如下：一种剪切机刀片材料制备方法，包括有以下工艺步骤：1）、钢水制备，按顺序向真空感应电炉熔炼中依次加入原料废钢件、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、稀土硅，待钢水熔清后再加入VN合金，然后用铝丝对钢液进行脱氧合金化，再用熔模铸造法浇铸；2）、浇铸后铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C0.75-1.05%、W2.5%、Mo2.0-3.0%、V1.5-3.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08~0.12%，余量为Fe，Re为稀土硅；3）、铸态钢坯经800-850℃退火1.8-2.2h后，进行淬火，淬火温度为1175-1250℃，回火温度400-560℃，回火3次，每隔2小时回火1次；4）、然后将回火后的刀片进行盐浴处理，盐浴处理为用质量浓度为28-32%的盐酸溶液中对刀片铸件进行盐浴，期间进行对盐酸溶液感应加热：常温～80℃，升温时间为0.6～0.8h，保温1-2h，最后用水进行清洗。所述铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C0.75%、W2.5%、Mo2.0%、V1.5%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08%，余量为Fe，Re为稀土硅。所述铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C1.05%、W2.5%、Mo2.0%、V2.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.12%，余量为Fe，Re为稀土硅。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果如下：1） 降低高速钢中W、Mo元素，同时添加微量Nb、N、RE元素的低合金高速钢W3Mo2Cr4V2NbNRE的铸态组织由连续网状的共晶莱氏体、黑色组织、马氏体及残余奥氏体组成。经退火、淬火、回火后的组织为断续网状的共晶碳化物、回火马氏体、二次碳化物和残余奥氏体。2） W3Mo2Cr4V2NbNRE的热处理工艺为1250℃淬火+560℃三次回火，硬度达HRC64。该钢的回火稳定性也很好，在560℃保温20h后的硬度仍为HRC62。3） 铸造低合金高速钢W3Mo2Cr4V2NbNRE的淬回火组织中虽然存在有共晶碳化物，但制造只要承受压应力状态的刀片是可行的。耐磨性远高于现行的高铬铸钢刀片，接近于普通高速钢的耐磨性。4） W3Mo2Cr4V2NbNRE的成本比通用高速钢W18Cr4V的低，是一种节能型的耐磨材料。附图说明图1为试验钢的铸态金相组织示意图。图2为各钢种磨粒磨损对比示意图。图3为各钢种滑动磨损对比图。具体实施方式实施例1：一种剪切机刀片材料制备方法，包括有以下工艺步骤：1）、钢水制备，按顺序向真空感应电炉熔炼中依次加入原料废钢件、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、稀土硅，待钢水熔清后再加入VN合金，然后用铝丝对钢液进行脱氧合金化，再用熔模铸造法浇铸；2）、浇铸后铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C0.75%、W2.5%、Mo2.0%、V1.5%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08%，余量为Fe，Re为稀土硅；3）、铸态钢坯经800℃退火1.8h后，进行淬火，淬火温度为1175℃，回火温度450℃，回火3次，每隔2小时回火1次；4）、然后将回火后的刀片进行盐浴处理，盐浴处理为用质量浓度为28%的盐酸溶液中对刀片铸件进行盐浴，期间进行对盐酸溶液感应加热：常温～80℃，升温时间为0.6h，保温1h，最后用水进行清洗。实施例2：一种剪切机刀片材料制备方法，包括有以下工艺步骤：1）、钢水制备，按顺序向真空感应电炉熔炼中依次加入原料废钢件、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、稀土硅，待钢水熔清后再加入VN合金，然后用铝丝对钢液进行脱氧合金化，再用熔模铸造法浇铸；2）、浇铸后铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C1.05%、W2.5%、Mo2.0%、V2.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.12%，余量为Fe，Re为稀土硅；3）、铸态钢坯经850℃退火2.2h后，进行淬火，淬火温度为1250℃，回火温度560℃，回火3次，每隔2小时回火1次；4）、然后将回火后的刀片进行盐浴处理，盐浴处理为用质量浓度为32%的盐酸溶液中对刀片铸件进行盐浴，期间进行对盐酸溶液感应加热：常温～80℃，升温时间为0.8h，保温2h，最后用水进行清洗。将通过本实施例制得的铸态钢坯进行淬火回火后的钢进行红硬性试验，在550℃每次保温4小时共五次20小时，每次待冷至室温后用69-1型布洛维光学硬度机测其硬度；磨粒磨损试验，试样加工成10 mm×10 mm×20mm,在自制磨粒磨损机进行无载荷磨损，磨损时间为30min，磨砂为20目的石英砂，磨后用精度为0.1mg的FA2004N型光电天平称其失重；滑动磨损试验，试样加工成6.5mm×6.5 mm×30mm，在型号为MM—200滑动磨损机上进行，载荷为15kg，试样经20min磨损后用光电天平称其失重。试验钢的铸态组织分析：图1为试验钢经熔模铸造后的铸态组织金相，从图中可以看出试验钢的铸态组织是由共晶莱氏体、黑色组织、马氏体及残留奥氏体组成。共晶莱氏体比较细小，这主要是由于一方面试验钢中合金元素相对于W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2钢要少，另一方面试验钢中加入了Nb元素，Nb是一种比V更强的碳化物形成元素，微量加入可以细化初生晶粒，细化共晶莱氏体，从而改善了铸态钢中共晶碳化物的大小和分布；复合添加Nb、V还可以形成与钢液密度相近的复合碳化物，这就可以减轻因VC与钢水密度相差较大而引起的VC偏析，提高了铸造组织的质量[6]。试验钢的耐磨性：试验钢和对比钢种的磨粒磨损试验曲线和滑动磨损试验曲线如图2、3所示。试验钢的耐磨性明显高于高铬铸钢而接近于普通高速钢W18Cr4V，这是由于试验钢中未溶的共晶碳化物和基体中W、Mo、V、Nb的复合碳氮化物（一次和二次析出的）对耐磨性的贡献。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剪切机刀片材料制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤：1）、钢水制备，按顺序向真空感应电炉熔炼中依次加入原料废钢件、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、稀土硅，待钢水熔清后再加入VN合金，然后用铝丝对钢液进行脱氧合金化，再用熔模铸造法浇铸；2）、浇铸后铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C0.75‑1.05%、W2.5%、Mo2.0‑3.0%、V1.5‑3.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08~0.12%，余量为Fe，Re为稀土硅；3）、铸态钢坯经800‑850℃退火1.8‑2.2h后，进行淬火，淬火温度为1175‑1250℃，回火温度400‑560℃，回火3次，每隔2小时回火1次；4）、然后将回火后的刀片进行盐浴处理，盐浴处理为用质量浓度为28‑32%的盐酸溶液中对刀片铸件进行盐浴，期间进行对盐酸溶液感应加热：常温～80℃，升温时间为0.6～0.8h，保温1‑2h，最后用水进行清洗。

【技术特征摘要】
1.一种剪切机刀片材料制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤：1）、钢水制备，按顺序向真空感应电炉熔炼中依次加入原料废钢件、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、稀土硅，待钢水熔清后再加入VN合金，然后用铝丝对钢液进行脱氧合金化，再用熔模铸造法浇铸；2）、浇铸后铸态钢坯中各合金化学元素的质量百分数为：C0.75-1.05%、W2.5%、Mo2.0-3.0%、V1.5-3.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08~0.12%，余量为Fe，Re为稀土硅；3）、铸态钢坯经800-850℃退火1.8-2.2h后，进行淬火，淬火温度为1175-1250℃，回火温度400-560℃，回火3次，每隔2小时回火1次；4）、然后将回火后的刀片进行盐浴处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秋，孙兵，陈培泽，陶亚萍，
申请(专利权)人：马鞍山市申力特重工机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34