金属带锯的有优良疲劳强度焊接区的背衬材料及金属带锯制造技术

本发明专利技术涉及用于金属带锯的背衬材料和金属带锯。其中背衬体就其焊接区来说具有优越疲劳强度，其特征是：含有以重量计的０．４０到０．５０％Ｃ、不大于１．０％Ｓｉ、小于１．５％Ｍｎ、１．０到１．５％Ｃｒ、至少一种选自Ｍｏ和Ｗ的元素，其量按Ｍｏ＋０．５×Ｗ计算为０．５到０．９％、０．１到０．５％Ｖ、０．０１到０．１％Ａｌ、以及余量Ｆｅ和伴随的杂质。在本成分中可加入小于０．２％的Ｎｂ。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于金属带锯的背衬材料和金属带锯，所述背衬材料被焊于高速钢刃口材料上。金属带锯由下列步骤制成使用电子束焊、激光束焊、惰性气体焊等将高速钢刃口毛坯和低价的低级钢背衬毛坯彼此结合成一体，从而节约昂贵的高速钢；使被接合的刃口毛坯形成刃口，并使其在适于作为刃口材料用的高速钢的条件下进行热处理，也就是，在约1200到1220℃淬火并在540到570℃下回火。作为背衬材料要求具有高韧性和高疲劳强度的材料，其中，甚至当材料经受如高速钢那样相同的热处理时也不会发生晶粒粗化或类似情况。为了满足这种要求，本专利技术的专利技术人曾研制了在与高速钢热处理相同条件下进行热处理而可靠地具有合适性能的材料，并且发展了公布于如下专利文件的新型合金钢特公昭49-16008、特公昭54-5366、特公昭55-32778、特公昭56-11744、特公昭59-10991、特公昭61-12022、特开平2-115353和特开平4-354852，这些合金钢业己付诸实际应用。金属带锯通常按下述步骤制造将刃口毛坯焊到背衬毛坯上；制成刃口；将焊好的产品进行热处理；将带状背衬毛坯的两端对接焊以便形成环状；并就其焊接区进行局部退火。将金属带锯在安装于切割机上的两轮之间旋转，并对固定于两轮之间的材料(主要是钢)切割。为了防止要切割材料在切割过程中弯曲，对处于两轮之间的金属带锯施加张力，同时，在金属带锯被驱动时，它沿着两轮反复受到弯曲应力。并且，由于轮子是从水平面倾斜的，金属带锯对应于轮子的倾斜度而受到扭转应力。因此，在金属带锯被驱动时，其背衬材料经受苛刻条件、诸如张应力、弯曲应力和扭转应力的重复影响。特别是，在现代锯床上金属带锯受到更大应力，以便防止材料在切割过程中弯曲；并使机器紧凑化以及改善锯断能力。作为具有对上述各种应力的高度疲劳强度的背衬材料，本专利技术的专利技术人已开发了在上述出版物中公开的钢，并且已付诸实用。结果，大大地改善了金属带锯的抗断裂持续时间。由于近代金属带锯的发展，导致背衬材料本身的疲劳强度的改善，然而，金属带锯的断裂有50％是发生在焊接区(具体地是沉积区和邻近沉积区的热影响区。以下这两个区一起称之为焊接区)，通过该区，背衬材料的两端被焊接起来而形成环状。通常，为了将金属带锯焊接成环状，将背衬体的两端相互对接，通过在施加大电流和对其强力加压的同时使背衬体两端熔化而将它们焊接在一起。在这样的电阻对焊后，将焊接区在低温短期间退火。为保持焊接区的疲劳强度在良好状态，焊接区的完整性是重要的。在将金属带锯焊接成环状，如上所述，将同一背衬体的相对端熔化并相互焊接，电阻对焊区的性能受背衬材料成分的影响很大。专利技术人研究了不使其疲劳强度恶化的背衬材料成分，该成分能够在焊接刃口毛坯和背衬毛坯两者时防止产生砂眼，并且该成分在背衬毛坯两端被焊接成环状时能改进电阻对焊区的完整性，也就是在焊接后短时间低温退火之后，该成分能降低背衬体硬度和焊接区硬度之间的差异。在下列说明中，所谓“焊接区”，除了另有特别释义外，是指背衬毛坯的两端相互连接在一起的部分。以下对焊接区进行详细解释。焊接后的焊接区包括，熔化区、延伸接近熔化区并且最受熔化热影响的再急冷层、以及邻接再急冷层的高温回火区。熔化区、再急冷层和高温回火区具有硬度分布，其中每层或每区的硬度是不同的。作为在焊接后局部短时间退火的结果，这些层软化并且硬度降低。此时，最好使背衬体的硬度控制在与焊接区的各层硬度相同水平上，并且使每一层显微部分上硬度变化降至最小。从该观点出发，曾再研究了用于金属带锯所开发的常用背衬材料，本专利技术人发现通常进行的开发主要是为了强化背衬材料以及改进疲劳强度，并且有一种使用高合金钢作背衬材料的趋势。结果，专利技术人发现，即使通过控制焊接条件和局部退火条件两者而控制焊接区各层的硬度以使其具有与背衬材料相同的水平，但在焊接区各层的显微部分中还是发生硬度变化，因此造成焊接区早期断裂。本专利技术的目的在于提供一种用于金属带锯的背衬材料和金属带锯，在该金属带锯中，背衬体具有高疲劳强度并其焊接区具有与背衬体平均硬度相同水平的硬度，并在焊接区的硬度偏差降至最小，同时，该焊接区具有优良的疲劳强度。本专利技术具有优良疲劳强度的用于金属带锯的背衬材料就其焊接区来说，必须具有至少维氏硬度450HV或更高，并且当背衬在与高速钢刃口相同条件下热处理时，具有高的疲劳强度。因此，背衬材料必须具有这样的化学成份，以致甚至当背衬材料在高温淬火时也能抑制晶粒粗化，并且在作为高速钢回火温度的约540到570℃下回火后也能得到约450到570HV的硬度。再者，按照本专利技术，背衬毛坯两端的电阻对焊是在上述热处理之后完成的，而随后的局部退火就焊接区是在低温下短期间完成的，其中，焊接区的完整性是必要的；并且为了降低在背衬体和焊接区之间的硬度差异，仅满足上述热处理条件和背衬体的硬度性能是不够的，需要对该成分作更多的补充限制。在本专利技术的用于金属带锯的背衬材料中具有上述这种限制的在其制造上受到相当大的限制，最少量的V是主要添加元素，以便与在必要时加入的Nb一起形成MC型碳化物，从而甚至从高温淬火也能防止晶粒粗化。此外，必须加入C、Cr和Mo和/或W以便形成碳化物并提高抗回火软化性，因此，背衬材料具有在其用于金属带锯时是适宜硬度的450～550HV硬度并且在高速钢刃口材料的回火温度约540到570℃下回火后具有适宜的耐磨性。此外，上述元素C、Cr和Mo和/或W每一种都需以最小量加入，以提高抗回火软化性。因此，当背衬毛坯的两相对端彼此焊接时，在邻接熔化区的背衬毛坯部分的硬度不低于背衬体，甚至当背衬毛坯部分被熔化热高温回火也是如此。另一方面，必须将C、Cr和Mo和/或W每一种元素限于小范围内，以便使背衬材料具有如此适当的抗回火软化性，以使熔化区和再急冷层两者可以软化到与通过焊接后焊接区实施局部短期退火的背衬材料的同样硬度状况。特别是，当这些元素含量提高的情况下，熔化区和再急冷层的硬度成为高于背衬体的硬度。为了补偿这种过高的硬度水平，如果将局部退火条件改变为高温或延长退火时间，则就会引起另一个问题，即邻近部分在高温回火的焊接区的背衬材料部分的硬度大大低于背衬体。因此，元素含量的上限必须严格限制。本专利技术人发现，为满足所有上述特性，这些元素的含量限制如下0.40到0.50％ C、1.0到1.5％Cr以及0.5到0.9％的选自Mo和W中的至少一种，其量按Mo+0.5×W计算。在实际使用中的许多常用材料(用作背衬体)要加入Ni以获得韧性，这导致在焊接后出现残留奥氏体，该奥氏体通过随后短时间加热而转成不稳定的马氏体结构，结果，焊接区的硬度局部地更高于背衬体硬度。本专利技术背衬材料的特征在于不含Ni。通过上述在成分范围上的限制，本专利技术首次在生产金属带锯中获得成功，其中，在背衬毛坯两端对焊和局部退火后，在焊接区的硬度和背衬体的平均硬度间之差异是在±30HV范围内或更小。更具体地，按照本专利技术第一方面，提供一种用于具有背衬体和通过焊接区焊接到背衬体的刃口的金属带锯的背衬材料，所述背衬材料就其焊接区来说具有优越疲劳强度，其特征在于，所述背衬材料以重量计主要含有0.40到0.50％ C、不大于1.0％ Si、不大于1.5％ Mn、1.0到1.5％ Cr、至少一种选自Mo和W的元素，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于具有背衬和通过焊接区焊到背衬上的刃口的金属带锯的背衬材料，所述背衬材料就其焊接区来说具有优良疲劳强度，其特征在于，所述背衬材料主要含有以重量计的０．４０到０．５０％Ｃ、不大于１．０％的Ｓｉ、不大于１．５％的Ｍｎ、１．０到１．５％Ｃｒ、至少选自Ｍｏ和Ｗ中的一种元素，其含量按照Ｍｏ＋０．５×Ｗ计算为０．５到０．９％、０．１到０．５％Ｖ、０．０１到０．１％Ａｌ，其余量是Ｆｅ和伴随的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福岛捷昭，三奈木义博，平邦夫，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]