一种合金工具钢刀片的热处理工艺制造技术

本申请涉及合金材料的领域，具体公开了一种合金工具钢刀片的热处理工艺，包括以下步骤：S1.淬火：将已成型合金工具钢刀片在真空条件下加热至820‑860℃，并在此温度下保温5‑6h；S2.延迟冷却：将经S1处理的刀片在真空环境下静置2‑5min；S3.速冷：将经S2处理的刀片置于60‑70℃的油浴中冷却处理1‑2min；S4.冷却；将经S3处理的刀片置于室温环境下冷却至室温；S5.回火：将S4得到的刀片加热到180‑220℃，并保温3‑4h，然后将加热后的刀片冷却至室温，得到合金工具钢刀片。本申请具有提高刀片硬度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种合金工具钢刀片的热处理工艺
本申请涉及合金材料的领域，更具体地说，它涉及一种合金工具钢刀片的热处理工艺。
技术介绍
合金工具钢刀片是一些切割工具的核心部件，合金工具钢刀片的应用十分广泛，如破碎石块、水泥路面或建筑物内的实体砖墙或水泥墙等场所，加工钢构件及铸件钢等。合金工具钢刀片有合金工具钢高温烧结后冷却至室温加工而成，合金工具钢刀片在实际应用过程中，尤其是在高强度岩石、钢构件及铸钢件的应用过程中，刀片会发生卷曲的现象，这是由于刀片的硬度较低所致，因此，提高合金工具钢刀片的硬度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了提高合金工具钢刀片硬度，本申请提供一种合金工具钢刀片的热处理工艺。本申请提供一种合金工具钢刀片的热处理工艺，采用如下的技术方案：一种合金工具钢刀片的热处理工艺，包括以下步骤：S1.淬火：将已成型合金工具钢刀片在真空条件下加热至820-860℃，并在此温度下保温5-6h；S2.延迟冷却：将经S1处理的刀片在真空环境下静置2-5min；S3.速冷：将经S2处理的刀片置于60-70℃的油浴中冷却处理1-2min；S4.冷却；将经S3处理的刀片置于室温环境下冷却至室温；S5.回火：将S4得到的刀片加热到180-220℃，并保温3-4h，然后将加热后的刀片冷却至室温，得到合金工具钢刀片。通过采用上述技术方案，淬火使得成型合金工具钢刀片形成奥氏体组织，然后对淬火后的合金工具钢刀片进行降温处理，使得奥氏体转化为马氏体，以提高合金工具钢刀片的硬度；对淬火后的合金工具钢刀片直接进行速冷，会使得成型合金工具钢刀片在未获得均匀奥氏体组织之前就快速冷却，会降低合金工具钢刀片内奥氏体的含量，在速冷前给淬火后的合金工具钢刀片一段延迟冷却的时间，给淬火后的合金工具钢刀片缓冲时间，使得淬火后的合金工具钢刀片可以获得均匀的奥氏体组织，有利于提高合金工具钢刀片的硬度。合金工具钢刀片淬火后存在很大内应力和脆性，使得合金工具钢刀片容易开裂，通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，提高合金工具钢刀片的韧性。优选的，还包括深冷步骤，其具体操作为：将S4中冷却至室温的刀片降温至(-190)-(-180)℃，并保温1-2h，然后将深冷处理后的刀片恢复至室温。通过采用上述技术方案，合金工具钢在淬火以及冷却后会形成马氏体与奥氏体，深冷处理使得马氏体中析出弥散分布的超细碳化物，同时马氏体的碎化使组织得以细化，马氏体经超低温处理后，因热胀冷缩而体积收缩，铁晶格常数有缩小趋势促使碳原子析出，但低温下扩散阻力较大，扩散距离短，因此在马氏体基体上析出大量弥散分布的微小碳化物；超低温促使残余奥氏体向马氏体发生转变，铁的晶格发生重构，由面心立方晶格变成体心立方晶格，两者具有相同的化学成分，但是由于马氏体是碳在α-Fe饱和固溶体，故强度和硬度更高，有利于提高合金工具钢刀片的硬度；降温过程中引起材料内应力集中部位如微孔等缺陷发生塑性流变，升温时空位表面产生残余应力，可减小缺陷对材料的损害，提升材料局部强度，提升合金工具钢刀片的耐磨性；原子间存在相互吸引的引力，也存在相互排斥的动能，深冷处理的低温使得原子间动能发生转移，斥力减小，原子相互结合得更紧密，提升合金工具钢刀片的整体强度。优选的，将S4中冷却至室温的刀片降温至(-190)-(-180)℃时的冷却介质为低温氮气。通过采用上述技术方案，传统的制冷剂通常都有各种各样的制约，如液氨与水分子混合后对金属有腐蚀作用；甲烷和氟利昂对臭氧层有破环作用，造成温室效用；液氧制作成本高，且安全隐患较大等。最常用的深冷处理制冷剂通常选用液氮，液氮相对而言更为经济，将工件直接浸入液氮中，使工件直接冷却至液氮温度，这种方式降温速度虽然很快，但难以控制降温速率，会对工件产生较大的热冲击，通过低温氮气与工件接触，对流换热来降温，避免了产生较大的热冲击。优选的，所述深冷步骤中，将S4中冷却至室温的刀片降温至(-190)-(-180)℃时的冷却速率为7-9℃/min。通过采用上述技术方案，若冷却速度过快会对工件产生较大的热冲击，降低工件的性能，将冷却速率控制在7-9℃/min，不会使得降温速度过快，也不会使得降温速度过慢而影响生产效率。优选的，所述回火步骤重复2-3次。通过采用上述技术方案，在回火冷却过程中，就会有部分残余的奥氏体转变成马氏体，有利于提高合金工具钢刀片的硬度，每多一次回火，由奥氏体转变成马氏体的量就多一些，但是基于回火热处理的处理成本，回火2-3次即可达到提高合金工具钢刀片硬度的效果。优选的，所述已成型合金工具钢刀片由以下重量份的原料制得：70-100份碳、130-180份铬、10-40份锰、30-40份硅、10-20份钨、10-20份钒、4-8份氮化钛、3-5份硼、2-4份铝、3-5份铌、0.5-1份镁、0.4-0.6份稀土、3-5份脱硫剂、9500-9700份铁。通过采用上述技术方案，铬对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力，加入硅就可改善刀具的致密性和热轧性能，提高强度；钒能起到脱氧剂的作用；加入铝能细化钢铸态组织、减少小技晶臂间距，这样通过改变碳化物的尺寸和分布更有效地阻止奥氏体晶粒长大，可以促进残余奥氏体向马氏体转变、提高硬度；加入硼有利于抑制钢的r-a相变，显著抑制珠光体的形成，提高贝氏体的含量，在细化贝氏体的亚结构的同时，提高了强度并保持良好的低温韧性；氮化钛主要添加在奥氏体钢中以提高其强度和耐蚀性，氮化钛比碳化物具有更高的稳定性，析出相中弥散的细小M(C.N)型氮化钛强化效果明显提高，回火后形成弥散的碳氮化钛析出相促进二次硬化，到一定数量时甚至具有三次硬化的功能；铌能细化晶粒和降低刀具的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。合金工具钢由于碳和合金元素含量较高，组织中会有严重的合金元素偏析、粗大的网状碳化物和共晶莱氏体等缺陷，共晶莱氏体即为共晶碳化物，共晶碳化物的不均匀分布会降低钢材的等向性、可淬性、韧性等综合性能，大量的合金碳化物是高合金工具钢的重要组织特征和良好性能的重要保障，但同时合金碳化物在承载过程中容易开裂，引起材料韧性损伤甚至断裂失效。向钢液中添加镁能细化碳化物，合金工具钢中不添加镁时，碳化物以网状析出、完全闭合，尺寸较大，合金工具钢中添加镁时，网状碳化物被打断，分布均匀化，随着镁含量的增加，碳化物的尺寸也会变小，镁不仅能打破铸态组织中的共晶碳化物网，改善碳化物在铸态组织中分布，使其分布均匀化，还能细化碳化物尺寸；合金工具钢中碳化物会沿着晶界析出，多以网状和短棒状存在，经过稀土处理后，碳化物的形态发生改变，闭合的网被打破，碳化物转变成不连续的网和点状，稀土会在晶界处富集，阻止碳化物在晶界处长大，从而达到细化碳化物的目的。优选的，所述已成型合金工具钢刀片的制备方法为：A1.按重量份将铁在1600-1700℃条件下熔化；A2.按重量份将碳、铬、猛、硅、钨、钒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金工具钢刀片的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.淬火：将已成型合金工具钢刀片在真空条件下加热至820-860℃，并在此温度下保温5-6h；/nS2.延迟冷却：将经S1处理的刀片在真空环境下静置2-5min；/nS3.速冷：将经S2处理的刀片置于60-70℃的油浴中冷却处理1-2min；/nS4.冷却；将经S3处理的刀片置于室温环境下冷却至室温；/nS5.回火：将S4得到的刀片加热到180-220℃，并保温3-4h，然后将加热后的刀片冷却至室温，得到合金工具钢刀片。/n

【技术特征摘要】
1.一种合金工具钢刀片的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.淬火：将已成型合金工具钢刀片在真空条件下加热至820-860℃，并在此温度下保温5-6h；
S2.延迟冷却：将经S1处理的刀片在真空环境下静置2-5min；
S3.速冷：将经S2处理的刀片置于60-70℃的油浴中冷却处理1-2min；
S4.冷却；将经S3处理的刀片置于室温环境下冷却至室温；
S5.回火：将S4得到的刀片加热到180-220℃，并保温3-4h，然后将加热后的刀片冷却至室温，得到合金工具钢刀片。


2.根据权利要求1所述的一种合金工具钢刀片的热处理工艺，其特征在于：还包括深冷步骤，其具体操作为：将S4中冷却至室温的刀片降温至（-190）-（-180）℃，并保温1-2h，然后将深冷处理后的刀片恢复至室温。


3.根据权利要求2所述的一种合金工具钢刀片的热处理工艺，其特征在于：将S4中冷却至室温的刀片降温至（-190）-（-180）℃时的冷却介质为低温氮气。


4.根据权利要求3所述的一种合金工具钢刀片的热处理工艺，其特征在于：所述深冷步骤中，将S4中冷却至室温的刀片降温至（-190）-（-180）℃时的冷却速率为7-9℃/min。


5.根据权利要求4所述的一种合金工具钢刀片的热处理工艺，其特征在于：所述回火步骤重复2-3次。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：竺小勇，
申请(专利权)人：上海天竺机械刀片有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31