CN103774045A - 一种钻头用高速工具钢材料及其制备方法 - Google Patents

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章功国
王泾文
段宗银
李纯金
陈超
王淑妍
张少伍
王晓芬
谢勇
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Abstract

一种钻头用高速工具钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.9-1.3、钨8.2-8.4、钼1.6-1.8、铬6.1-6.3、硅1.5-1.7、锰1.3-1.5、钴0.8-1.0、Sc0.1-0.14、Tb0.05-0.08、余量为铁及其它不可避免的杂质。本发明高速钢减少了钨和钼的用量，添加了Sc、Tb，增加了强度和耐磨性，还具有良好的韧性，用该合金钢制作的钻头不易折断，使用寿命长；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。

Description

一种钻头用高速工具钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种钻头用高速工具钢材料及其制备方法。
背景技术
电钻是一种应用广泛的电动工具，在建筑、加工等领域有广泛的应用。电钻的主要原理是通过电动机的转动，带动驱动作业装置，从而使钻头刮削物体表面以洞穿物体，钻头是电钻必不可少的部件之一。
目前钻头材料主要是高速钢和硬质合金，这两种合金硬度高、耐磨、红硬性好，而且保持一定韧性，但是电钻在使用过程中，经常出现折断、刀刃易磨损或者弯曲现象，钻头经常需要更换，主要是因为钻头材料的硬度、耐磨性、韧性等性能不能达到平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻头用高速工具钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高强度、耐磨性好、红硬性好的优点。
本发明的技术方案如下：
一种钻头用高速工具钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.9-1.3、钨8.2-8.4、钼1.6-1.8、铬6.1-6.3、硅1.5-1.7、锰1.3-1.5、钴0.8-1.0、Sc0.1-0.14、Tb0.05-0.08、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的钻头用高速工具钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.3-0.6比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）铬、硅、锰；（2）钨、钼；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以250-260℃/小时速率升温至750-770℃，再以270-280℃/小时速率降温至580-600℃，再以250-260℃/小时速率升温至920-930℃，保温3-4小时；再以240-250℃/小时速率降温至610-620℃，保温50-70分钟，再以240-250℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以150-170℃/小时速率升温至520-530℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：白云石13-15、粘土30-35、三氧化二铝2-3、纳米钛白粉2-3、铝粉1-2、三聚磷酸钠1-2、三氧化二铁2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10；其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本发明的有益效果
本发明高速钢减少了钨和钼的用量，添加了Sc、Tb，增加了强度和耐磨性，保持了足够的硬度，还具有良好的韧性，用该合金钢制作的钻头不易折断，使用寿命长；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。
具体实施方式
一种钻头用高速工具钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.9-1.3、钨8.2-8.4、钼1.6-1.8、铬6.1-6.3、硅1.5-1.7、锰1.3-1.5、钴0.8-1.0、Sc0.1-0.14、Tb0.05-0.08、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的钻头用高速工具钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.4比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）铬、硅、锰；（2）钨、钼；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以255℃/小时速率升温至760℃，再以275℃/小时速率降温至590℃，再以255℃/小时速率升温至925℃，保温3.5小时；再以245℃/小时速率降温至615℃，保温60分钟，再以245℃/小时速率降温至190℃，保温2.5小时；再以160℃/小时速率升温至375℃，保温45分钟，再以160℃/小时速率升温至525℃，保温2.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：白云石13、粘土30、三氧化二铝3、纳米钛白粉2、铝粉1、三聚磷酸钠2、三氧化二铁3、莹石6、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬1、Na2TiF6 8；其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本实施例的钻头用高速工具钢材料的机械性能为：硬度64HRC，600℃时的硬度46 HRC，冲击吸收功53J，冲击韧性62J/cm2。

Claims (3)

1.一种钻头用高速工具钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.9-1.3、钨8.2-8.4、钼1.6-1.8、铬6.1-6.3、硅1.5-1.7、锰1.3-1.5、钴0.8-1.0、Sc0.1-0.14、Tb0.05-0.08、余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钻头用高速工具钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.3-0.6比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）铬、硅、锰；（2）钨、钼；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的钻头用高速工具钢材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以250-260℃/小时速率升温至750-770℃，再以270-280℃/小时速率降温至580-600℃，再以250-260℃/小时速率升温至920-930℃，保温3-4小时；再以240-250℃/小时速率降温至610-620℃，保温50-70分钟，再以240-250℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以150-170℃/小时速率升温至520-530℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
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