本發(fā)明涉及合金材料領(lǐng)域，具體屬于一種剪切機(jī)刀片材料制備方法。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外剪切機(jī)刀片用材大致有高碳高鉻鑄鋼，普通高速鋼和硬質(zhì)合金等幾種類型。高碳高鉻鑄鋼由于有一定的耐磨性，而且價(jià)格便宜，因此得到廣泛的應(yīng)用，高碳高鉻刀片用鋼常用的材料有13Cr13WMoV和18Cr20WMoV。由于這兩種鋼硬度和耐磨性主要依靠鉻的碳化物Cr7C3和Cr23C6，熱穩(wěn)定性較差，一般在450℃以上開(kāi)始聚集長(zhǎng)大而逐漸軟化。在550℃時(shí)，硬度要降至HRC50以下。而剪切機(jī)刀片在高速運(yùn)行下的溫度可達(dá)到550℃左右，這就使刀片使用壽命明顯降低。高速鋼的二次硬化溫度在550℃左右，硬度維持在HRC62~64，可顯著地提高刀片的使用壽命；硬質(zhì)合金也有很好的高溫硬度和耐磨性。但由于普通高速鋼和硬質(zhì)合金的制造成本太高，在高線刀片材料的使用上受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種剪切機(jī)刀片材料制備方法，降低了高速鋼中價(jià)格昂貴的W、Mo含量，同時(shí)添加微量的N、Nb和RE等元素，獲得既保持較高紅硬性的特性，又較大幅度地降低成本，提高刀片耐磨性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種剪切機(jī)刀片材料制備方法，包括有以下工藝步驟：

1）、鋼水制備，按順序向真空感應(yīng)電爐熔煉中依次加入原料廢鋼件、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵、鈮鐵、稀土硅，待鋼水熔清后再加入VN合金，然后用鋁絲對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧合金化，再用熔模鑄造法澆鑄；

2）、澆鑄后鑄態(tài)鋼坯中各合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C0.75-1.05%、W2.5%、Mo2.0-3.0%、V1.5-3.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08~0.12%，余量為Fe，Re為稀土硅；

3）、鑄態(tài)鋼坯經(jīng)800-850℃退火1.8-2.2h后，進(jìn)行淬火，淬火溫度為1175-1250℃，回火溫度400-560℃，回火3次，每隔2小時(shí)回火1次；

4）、然后將回火后的刀片進(jìn)行鹽浴處理，鹽浴處理為用質(zhì)量濃度為28-32%的鹽酸溶液中對(duì)刀片鑄件進(jìn)行鹽浴，期間進(jìn)行對(duì)鹽酸溶液感應(yīng)加熱：常溫～80℃，升溫時(shí)間為0.6～0.8h，保溫1-2h，最后用水進(jìn)行清洗。

所述鑄態(tài)鋼坯中各合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C0.75%、W2.5%、Mo2.0%、V1.5%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08%，余量為Fe，Re為稀土硅。

所述鑄態(tài)鋼坯中各合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C1.05%、W2.5%、Mo2.0%、V2.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.12%，余量為Fe，Re為稀土硅。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：

1） 降低高速鋼中W、Mo元素，同時(shí)添加微量Nb、N、RE元素的低合金高速鋼W3Mo2Cr4V2NbNRE的鑄態(tài)組織由連續(xù)網(wǎng)狀的共晶萊氏體、黑色組織、馬氏體及殘余奧氏體組成。經(jīng)退火、淬火、回火后的組織為斷續(xù)網(wǎng)狀的共晶碳化物、回火馬氏體、二次碳化物和殘余奧氏體。

2） W3Mo2Cr4V2NbNRE的熱處理工藝為1250℃淬火+560℃三次回火，硬度達(dá)HRC64。該鋼的回火穩(wěn)定性也很好，在560℃保溫20h后的硬度仍為HRC62。

3） 鑄造低合金高速鋼W3Mo2Cr4V2NbNRE的淬回火組織中雖然存在有共晶碳化物，但制造只要承受壓應(yīng)力狀態(tài)的刀片是可行的。耐磨性遠(yuǎn)高于現(xiàn)行的高鉻鑄鋼刀片，接近于普通高速鋼的耐磨性。

4） W3Mo2Cr4V2NbNRE的成本比通用高速鋼W18Cr4V的低，是一種節(jié)能型的耐磨材料。

附圖說(shuō)明

圖1為試驗(yàn)鋼的鑄態(tài)金相組織示意圖。

圖2為各鋼種磨粒磨損對(duì)比示意圖。

圖3為各鋼種滑動(dòng)磨損對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種剪切機(jī)刀片材料制備方法，包括有以下工藝步驟：

1）、鋼水制備，按順序向真空感應(yīng)電爐熔煉中依次加入原料廢鋼件、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵、鈮鐵、稀土硅，待鋼水熔清后再加入VN合金，然后用鋁絲對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧合金化，再用熔模鑄造法澆鑄；

2）、澆鑄后鑄態(tài)鋼坯中各合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C0.75%、W2.5%、Mo2.0%、V1.5%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.08%，余量為Fe，Re為稀土硅；

3）、鑄態(tài)鋼坯經(jīng)800℃退火1.8h后，進(jìn)行淬火，淬火溫度為1175℃，回火溫度450℃，回火3次，每隔2小時(shí)回火1次；

4）、然后將回火后的刀片進(jìn)行鹽浴處理，鹽浴處理為用質(zhì)量濃度為28%的鹽酸溶液中對(duì)刀片鑄件進(jìn)行鹽浴，期間進(jìn)行對(duì)鹽酸溶液感應(yīng)加熱：常溫～80℃，升溫時(shí)間為0.6h，保溫1h，最后用水進(jìn)行清洗。

實(shí)施例2：

一種剪切機(jī)刀片材料制備方法，包括有以下工藝步驟：

1）、鋼水制備，按順序向真空感應(yīng)電爐熔煉中依次加入原料廢鋼件、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵、鈮鐵、稀土硅，待鋼水熔清后再加入VN合金，然后用鋁絲對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧合金化，再用熔模鑄造法澆鑄；

2）、澆鑄后鑄態(tài)鋼坯中各合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C1.05%、W2.5%、Mo2.0%、V2.0%、Cr4.0%、Nb0.05%、Re0.1%，Ti0.12%，余量為Fe，Re為稀土硅；

3）、鑄態(tài)鋼坯經(jīng)850℃退火2.2h后，進(jìn)行淬火，淬火溫度為1250℃，回火溫度560℃，回火3次，每隔2小時(shí)回火1次；

4）、然后將回火后的刀片進(jìn)行鹽浴處理，鹽浴處理為用質(zhì)量濃度為32%的鹽酸溶液中對(duì)刀片鑄件進(jìn)行鹽浴，期間進(jìn)行對(duì)鹽酸溶液感應(yīng)加熱：常溫～80℃，升溫時(shí)間為0.8h，保溫2h，最后用水進(jìn)行清洗。

將通過(guò)本實(shí)施例制得的鑄態(tài)鋼坯進(jìn)行淬火回火后的鋼進(jìn)行紅硬性試驗(yàn)，在550℃每次保溫4小時(shí)共五次20小時(shí)，每次待冷至室溫后用69-1型布洛維光學(xué)硬度機(jī)測(cè)其硬度；磨粒磨損試驗(yàn)，試樣加工成10 mm×10 mm×20mm,在自制磨粒磨損機(jī)進(jìn)行無(wú)載荷磨損，磨損時(shí)間為30min，磨砂為20目的石英砂，磨后用精度為0.1mg的FA2004N型光電天平稱其失重；滑動(dòng)磨損試驗(yàn)，試樣加工成6.5mm×6.5 mm×30mm，在型號(hào)為MM—200滑動(dòng)磨損機(jī)上進(jìn)行，載荷為15kg，試樣經(jīng)20min磨損后用光電天平稱其失重。

試驗(yàn)鋼的鑄態(tài)組織分析：

圖1為試驗(yàn)鋼經(jīng)熔模鑄造后的鑄態(tài)組織金相，從圖中可以看出試驗(yàn)鋼的鑄態(tài)組織是由共晶萊氏體、黑色組織、馬氏體及殘留奧氏體組成。

共晶萊氏體比較細(xì)小，這主要是由于一方面試驗(yàn)鋼中合金元素相對(duì)于W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2鋼要少，另一方面試驗(yàn)鋼中加入了Nb元素，Nb是一種比V更強(qiáng)的碳化物形成元素，微量加入可以細(xì)化初生晶粒，細(xì)化共晶萊氏體，從而改善了鑄態(tài)鋼中共晶碳化物的大小和分布；復(fù)合添加Nb、V還可以形成與鋼液密度相近的復(fù)合碳化物，這就可以減輕因VC與鋼水密度相差較大而引起的VC偏析，提高了鑄造組織的質(zhì)量^[6]。

試驗(yàn)鋼的耐磨性：

試驗(yàn)鋼和對(duì)比鋼種的磨粒磨損試驗(yàn)曲線和滑動(dòng)磨損試驗(yàn)曲線如圖2、3所示。

試驗(yàn)鋼的耐磨性明顯高于高鉻鑄鋼而接近于普通高速鋼W18Cr4V，這是由于試驗(yàn)鋼中未溶的共晶碳化物和基體中W、Mo、V、Nb的復(fù)合碳氮化物（一次和二次析出的）對(duì)耐磨性的貢獻(xiàn)。