一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.10-0.15、鈷15-18、鉻2.1-2.5、釩0.2-0.5、鈮0.4-0.6、鉬6.1-6.3、鎢1.3-1.5、Sb0.02-0.04、Bi0.9-1.2、Yb0.05-0.08、余量為鐵及其它不可避免的雜質。本發明合金鋼通過添加鈷、鉬、鈮、釩、鎢等元素，增加了合金的硬度、耐磨性和耐高溫性，通過添加Sb、鉻、Yb等元素，大大增加了合金的硬度；本發明合金鋼適用于制作特種刀具，用于切削鈦合金等難切削的材料，耐熱性好，切削精度高，使用壽命長。
【專利說明】一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及合金材料領域，尤其涉及一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]電鉆是一種應用廣泛的電動工具，在建筑、加工等領域有廣泛的應用。電鉆的主要原理是通過電動機的轉動，帶動驅動作業裝置，從而使鉆頭刮削物體表面以洞穿物體，鉆頭是電鉆必不可少的部件之一。
[0003]目前鉆頭材料主要是高速鋼和硬質合金，這兩種合金硬度高、耐磨、紅硬性好，而且保持一定韌性，但是電鉆在使用過程中，經常出現折斷、刀刃易磨損或者彎曲現象，鉆頭經常需要更換，主要是因為鉆頭材料的硬度、耐磨性、韌性等性能不能達到平衡。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料及其制備方法，該磨球材料具有高硬度、耐高溫、耐磨的優點。
[0005]本發明的技術方案如下:
一種加工鈦合金的 刀具合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.10-0.15、鈷 15-18、鉻 2.1-2.5、釩 0.2-0.5、鈮 0.4-0.6、鑰 6.1-6.3、鎢
1.3-1.5、Sb0.02-0.04、Bi0.9-1.2、Yb0.05-0.08、余量為鐵及其它不可避免的雜質。
[0006]所述的加工鈦合金的刀具合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.3-0.7比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鉻、釩；(2)鈷、鈮、鑰；(3)鎢、Sb ； (4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以280_290°C /小時速率升溫至800_820°C，再以280-2900C /小時速率降溫至680-700°C，再以280_290°C /小時速率升溫至950_960°C，保溫3-4小時；再以280-290 °C /小時速率降溫至630-640 V，保溫50-70分鐘，再以260-270°C /小時速率降溫至180-200°C，保溫2-3小時；再以180_190°C /小時速率升溫至370-380°C，保溫50-70分鐘，再以180_190°C /小時速率升溫至540_550°C，保溫3_4小時，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:白云石13-15、粘土 30-35、三氧化二鋁2-3、納米鈦白粉2-3、鋁粉1-2、三聚磷酸鈉1-2、三氧化二鐵2_3、瑩石6_8、玉石粉3_4、蒙脫石1-2、樹木灰燼1-2、Na2TiF6 8-10 ;其制備方法是將白云石、粘土、瑩石、玉石粉、蒙脫石、樹木灰燼混合，加熱至2500-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。[0009]本發明的有益效果
本發明合金鋼通過添加鈷、鑰、鈮、釩、鎢等元素，增加了合金的硬度、耐磨性和耐高溫性，通過添加Sb、鉻、Yb等元素，大大增加了合金的硬度；通過合理控制鑄后處理溫度，分批投放原料，增加了合金的強度、耐磨性，減小了脆性，通過使用廢鐵作為原料，使合金品質均一。本發明合金鋼適用于制作特種刀具，用于切削鈦合金等難切削的材料，耐熱性好，切削精度高，使用壽命長。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提聞了成品率。
【具體實施方式】
[0010]一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.10-0.15、鈷 15-18、鉻 2.1-2.5、釩 0.2-0.5、鈮 0.4-0.6、鑰 6.1-6.3、鎢 1.3-1.5、Sb0.02-0.04、Bi0.9-1.2、Yb0.05-0.08、余量為鐵及其它不可避免的雜質。
[0011]所述的加工鈦合金的刀具合金鋼材料的生產方法為:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)鉻、釩；(2 )鈷、鈮、鑰；(3 )鎢、Sb ； (4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以285°C /小時速率升溫至810°C，再以285°C /小時速率降溫至690°C，再以285°C /小時速率升溫至955°C，保溫3.5小時；再以285°C /小時速率降溫至635°C，保溫60分鐘，再以265°C /小時速率降溫至190°C，保溫2.5小時；再以185 °C /小時速率升溫至`375 °C，保溫60分鐘，再以185 °C /小時速率升溫至545 °C，保溫
3.5小時，取出空冷即得。
[0013]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:白云石13、粘土 30、三氧化二鋁3、納米鈦白粉2、鋁粉1、三聚磷酸鈉2、三氧化二鐵3、瑩石6、玉石粉4、蒙脫石1、樹木灰燼UNa2TiF6 8 ;其制備方法是將白云石、粘土、瑩石、玉石粉、蒙脫石、樹木灰燼混合，加熱至2500-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0014]本實施例的加工鈦合金的刀具合金鋼材料的機械性能為:硬度68HRC，600°C時的硬度52 HRC，沖擊吸收功56J，沖擊韌性66J/cm2。
【權利要求】
1.一種加工鈦合金的刀具合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.10-0.15、鈷 15-18、鉻 2.1-2.5、釩 0.2-0.5、鈮 0.4-0.6、鑰 6.1-6.3、鎢1.3-1.5、Sb0.02-0.04、Bi0.9-1.2、Yb0.05-0.08、余量為鐵及其它不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的加工鈦合金的刀具合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.3-0.7比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)鉻、釩；(2)鈷、鈮、鑰；(3)鎢、Sb ； (4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的加工鈦合金的刀具合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以280-290°C /小時速率升溫至800-820°C，再以280_290°C /小時速率降溫至680-700°C，再以280-290°C /小時速率升溫至950_960°C，保溫3_4小時；再以280-290°C /小時速率降溫至630-640°C，保溫50-70分鐘，再以260_270°C /小時速率降溫至180-200 °C，保溫2-3小時；再以180-190°C /小時速率升溫至370_380°C，保溫50-70分鐘，再以180-190°C /小時速率升溫至540-550°C，保溫3_4小時，取出空冷即得。
【文檔編號】C22C38/60GK103774062SQ201410009915
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】章功國, 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請人:馬鞍山市恒毅機械制造有限公司