一种粉末高速钢-弹簧钢复合薄板及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种粉末高速钢－弹簧钢复合薄板及制造方法，以解决粉末高速钢在带锯中应用时成本高、难度大和使用寿命较低的问题。制造的复合薄板不但可以具备良好的耐磨性能、抗弯曲性能等特性，同时还具备优异的使用性能。和单一粉末高速钢薄板相比，复合薄板在带锯中应用后的使用寿命提高了3～3.2倍。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末高速钢-弹簧钢复合薄板及其制造方法
本专利技术属于金属复合材料领域，尤其是一种粉末高速钢-弹簧钢复合材料及其制造方法。
技术介绍
双金属带锯条属于双金属复合材料，于20世纪60年代由AndersonR.A.和ConnoyE.N.最早提出。其制造工艺是将高速钢钢丝和弹簧钢钢带通过电子束焊结合加工制成复合钢带，然后在复合钢带的高速钢钢丝一侧加工成锯齿形状，最终通过淬火和回火改善高速钢和弹簧钢性能，从而制成双金属带锯条。双金属带锯条的锯刃材料为高速钢，具有硬度高、耐磨性好、红硬性强等特点，符合锯刃的服役条件。锯条体材料为弹簧钢，具有强度高、韧性好、抗疲劳性能优异的特点，满足锯条体的服役条件。双金属带锯条的性能较单金属的碳素钢带锯条有显著改善。双金属带锯条作为一种下料工具，与其他工具相比具有切割效率高、加工精度高、使用寿命长等优点，近年来受到越来越多的关注，其市场也在逐年扩大。目前带锯锯齿材料以传统高速钢为主，应用较普遍的为M42，也有部分品牌产品采用M51、M2等高速钢。传统高速钢是用熔炼方法制成，存在碳化物偏析和夹杂物含量多的缺陷且难以克服，造成了高速钢成材率低和性能较差，而粉末高速钢克服上述技术缺陷且兼具耐磨性、红硬性和韧性，使其在带锯中的应用受到关注。国外采用包套-热等静压技术制备粉末高速钢，但是由于技术难度大和生产成本高而限制了粉末高速钢的大规模量产，也限制了粉末高速钢在双金属锯条上应用。新材料在带锯中的应用是未来需要重点关注的方向。本技术是通过粉末冶金法和热轧工艺相结合制造性能优异的带锯用复合薄板，不仅实现了不同性能的高速钢和弹簧钢复合成优异综合性能的复合钢板，还大幅度地降低了粉末高速钢制造成本和技术难度。迄今为止，国内外还没有发现关于本技术的相关报道。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术目的在于提供一种粉末高速钢－弹簧钢复合薄板及制造方法，以解决粉末高速钢在带锯中应用时成本高、难度大和使用寿命较低的问题。为了实现专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种粉末高速钢－弹簧钢复合薄板，其特征在于：所述复合薄板由中心基层的弹簧钢和双面复层的粉末高速钢组成；复合薄板厚度为0.9～1.3mm，其中单面复层厚度0.3～0.52mm，基层厚度0.18～0.43mm；所述粉末高速钢成分按质量百分比为：1.25％～1.30％的C，9.15％～9.25％的W，3.20％～3.30％的Mo，3.80％～3.90％的Cr，3.10％～3.20％的V，0.35％～0.45％的Si，0.20％～0.30％的Mn，0.015％～0.02％的P，0.005％～0.008％的S，＜0.0025％的O，＜0.05％的N，0.4％～0.6％的纳米TiN粒子，其余Fe及杂质；所述弹簧钢成分按质量百分比为0.25％～0.50％的C，0.17％～0.37％的Si，0.5％～0.8％的Mn，＜0.025％的P，＜0.025％的S，0.80％～4.20％的Cr，0.20％～1.00％的Ni，0.08％～0.42％的V，0.80％～2.40％的Mo；其余为Fe及杂质。一种粉末高速钢－弹簧钢复合薄板的制造方法，其特征在于包括步骤如下：1)制备高速钢预合金粉末：将粒度小于100μm的高速钢粉末与粒度小于20nm的纳米氮化钛粉末混合，进行球磨合金化制备出高速钢预合金粉末；所述高速钢粉末按质量百分比为1.25％～1.30％的C，9.15％～9.25％的W，3.20％～3.30％的Mo，3.80％～3.90％的Cr，3.10％～3.20％的V，0.35％～0.45％的Si，0.20％～0.30％的Mn，0.015％～0.02％的P，0.005％～0.008％的S，＜0.0025％的O，＜0.05％的N，其余Fe；所述纳米氮化钛粉末占比0.4％～0.6％；2)制备复合坯：弹簧钢钢板作为基层板和厚度≤2mm低碳钢板作为包套；首先，利用喷砂处理去除钢板待复合表面的氧化铁皮；其次，对基层板采用双面复合方式，在基板上、下方焊接低碳钢板形成盒式包套并留有小口用于装粉，将作为复层材料的高速钢预合金粉末添入包套内，振实包套内粉末，单面复层与基层厚度比为1:1～2:1；最后，抽空处理除去粉末间的空气后封口制得复合坯；3)热轧：复合坯的加热温度为1180～1220℃，保温1h～3h，开轧温度为1150～1200℃，轧制速度为1～3m/s，首道次压下率≥30％，前三道次的压下率55％～65％，终轧温度为950～1050℃；轧制成4～6mm厚复合钢板；4)一次冷轧：首先退火处理，退火温度为850～900℃，退火时间为2～4h，退火后随炉冷却至室温；其次，对复合板酸洗处理去除其表面的氧化铁皮后，最后，将复合钢板冷轧至厚度为2～2.5mm；5)二次冷轧：首先，对第一次冷轧后复合钢板进行退火处理，退火温度为650～680℃，退火时间4～5h，退火后随炉冷却至室温；其次，对退火后复合钢板酸洗处理除去表面氧化铁皮，将复合钢板冷轧至厚度为0.9～1.3mm；最后，再进行一次700～800℃去应力退火1～2h，切边后既得。所述步骤1)球磨合金化的磨球采用不锈钢球，球磨介质为酒精，球料比(8～10)：1，转速为450～550rad/min，球磨时间为8～12h。步骤2)中所述的粉末振实密度为3.0～3.2g/cm3。步骤2)中所述的复合坯抽空处理后的真空度为10-3～10-4Pa。步骤2)中所述的低碳钢为碳质量百分含量≤0.2％。本专利技术的有益效果在于：(1)制造方法简单、易行、复合率高且成本低。本方法采用了包套-金属粉末-基板-金属粉末-包套组坯方式，通过焊接、加热和轧制制备复合薄板，其优点是一次成型、制造尺寸规格大、复合率达到100％，不需要粉末冶金和热轧复合现有的热等静压和真空焊接技术，因此，大大地降低了工艺成本和设备成本。(2)制造的复合薄板不但可以具备良好的耐磨性能、抗弯曲性能等特性，同时还具备优异的使用性能。和单一粉末高速钢薄板相比，复合薄板在带锯中应用后的使用寿命提高了3～3.2倍。附图说明：图1双面复合组坯示意图；图2复合钢带内部解剖示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进行说明：实施例1步骤一，制备高速钢预合金粉末：首先，在真空氮气雾化炉内制备以下成分高速钢粉末(质量分数，％)：1.28C，9.20W，3.25Mo，3.85Cr，3.15V，0.40Si，0.25Mn，0.018P，0.006S，0.0020O，0.04N；其次，利用干式三维振动筛筛分粉末，选用粒度小于100μm高速钢粉末，粒度大于100μm的金属粉末不利于获得完全致密粉末高速钢；最后，称量质量百分比0.5％纳米氮化钛粉末添加到筛分好的高速钢粉末中，在高能球磨机内进行球磨，球磨工艺为：磨球采用不锈钢球，球磨介质为酒精，球料比9:1，转速为500rad/min，球磨时间为10h。球磨前，纳米氮化钛粉末处于团聚态，球磨后，纳米氮化钛粒子(小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末高速钢－弹簧钢复合薄板，其特征在于：所述复合薄板由中心基层的弹簧钢和双面复层的粉末高速钢组成；复合薄板厚度为0.9～1.3mm，其中单面复层厚度0.3～0.52mm，基层厚度0.18～0.43mm；所述粉末高速钢成分按质量百分比为：1.25％～1.30％的C，9.15％～9.25％的W，3.20％～3.30％的Mo，3.80％～3.90％的Cr，3.10％～3.20％的V，0.35％～0.45％的Si，0.20％～0.30％的Mn，0.015％～0.02％的P，0.005％～0.008％的S，＜0.0025％的O，＜0.05％的N，0.4％～0.6％的纳米TiN粒子，其余Fe及杂质；所述弹簧钢成分按质量百分比为0.25％～0.50％的C，0.17％～0.37％的Si，0.5％～0.8％的Mn，＜0.025％的P，＜0.025％的S，0.80％～4.20％的Cr，0.20％～1.00％的Ni，0.08％～0.42％的V，0.80％～2.40％的Mo；其余为Fe及杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉末高速钢－弹簧钢复合薄板，其特征在于：所述复合薄板由中心基层的弹簧钢和双面复层的粉末高速钢组成；复合薄板厚度为0.9～1.3mm，其中单面复层厚度0.3～0.52mm，基层厚度0.18～0.43mm；所述粉末高速钢成分按质量百分比为：1.25％～1.30％的C，9.15％～9.25％的W，3.20％～3.30％的Mo，3.80％～3.90％的Cr，3.10％～3.20％的V，0.35％～0.45％的Si，0.20％～0.30％的Mn，0.015％～0.02％的P，0.005％～0.008％的S，＜0.0025％的O，＜0.05％的N，0.4％～0.6％的纳米TiN粒子，其余Fe及杂质；所述弹簧钢成分按质量百分比为0.25％～0.50％的C，0.17％～0.37％的Si，0.5％～0.8％的Mn，＜0.025％的P，＜0.025％的S，0.80％～4.20％的Cr，0.20％～1.00％的Ni，0.08％～0.42％的V，0.80％～2.40％的Mo；其余为Fe及杂质。


2.一种权利要求1所述的粉末高速钢－弹簧钢复合薄板的制造方法，其特征在于包括步骤如下：
1)制备高速钢预合金粉末：将粒度小于100μm的高速钢粉末与粒度小于20nm的纳米氮化钛粉末混合，进行球磨合金化制备出高速钢预合金粉末；所述高速钢粉末按质量百分比为1.25％～1.30％的C，9.15％～9.25％的W，3.20％～3.30％的Mo，3.80％～3.90％的Cr，3.10％～3.20％的V，0.35％～0.45％的Si，0.20％～0.30％的Mn，0.015％～0.02％的P，0.005％～0.008％的S，＜0.0025％的O，＜0.05％的N，其余Fe；所述纳米氮化钛粉末占比0.4％～0.6％；
2)制备复合坯：弹簧钢钢板作为基层板和厚度≤2mm低碳钢板作为包套；首先，利用喷砂处理去除钢板待复合表面的氧化铁皮；其次...

【专利技术属性】
技术研发人员：康磊，廖相巍，贾吉祥，尚德礼，黄玉平，吕春风，柴明亮，康伟，董刚，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21