CN103820727A - 一种制作刀具的钛铁合金材料及其制备方法 - 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
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谢勇
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Abstract

一种制作刀具的钛铁合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：Ti32.3-33.1、Al1.3-2.1、V5.1-5.3、Cr8.7-8.9、Mo1.3-2.1、Zr0.3-0.5、Hf0.08-0.12、Bi0.15-0.18、Ni0.08-0.12、Sn0.02-0.04、余量为Fe。本发明钛铁合金添加了添加了Cr、Zr等合金元素，该合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高的特点，适用于制作刀具，重量轻，锋利，用于加工难加工的产品，不仅加工精度高，而且刀具使用寿命长；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

一种制作刀具的钛铁合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种制作刀具的钛铁合金材料及其制备方法。
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制作刀具的钛铁合金材料及其制备方法，该磨球材料具有强度高、耐蚀性好、耐热性高的优点。
本发明的技术方案如下：
一种制作刀具的钛铁合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：Ti32.3-33.1、Al1.3-2.1、V5.1-5.3、Cr8.7-8.9、Mo1.3-2.1、Zr0.3-0.5、Hf0.08-0.12、Bi0.15-0.18、Ni0.08-0.12、Sn0.02-0.04、余量为Fe。
所述的制作刀具的钛铁合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.2-0.4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）钛、Al、V；（2）Cr、Bi；（3）Mo、Zr；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以200-220℃/小时速率升温至400-420℃，保温30-40分钟，再以200-220℃/小时速率升温至700-720℃，保温30-40分钟，再以200-220℃/小时速率升温至950-960℃，保温4-5小时；再以270-280℃/小时速率降温至640-650℃，保温50-70分钟，再以270-280℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以130-150℃/小时速率升温至350-370℃，保温30-40分钟，再以130-150℃/小时速率升温至540-550℃，保温3-4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
本发明钛铁合金添加了添加了 Cr、Zr等合金元素，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，该合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高的特点，适用于制作刀具，重量轻，锋利，用于加工难加工的产品，不仅加工精度高，而且刀具使用寿命长；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
一种制作刀具的钛铁合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：Ti32.3-33.1、Al1.3-2.1、V5.1-5.3、Cr8.7-8.9、Mo1.3-2.1、Zr0.3-0.5、Hf0.08-0.12、Bi0.15-0.18、Ni0.08-0.12、Sn0.02-0.04、余量为Fe。
所述的制作刀具的钛铁合金材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.3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）钛、Al、V；（2）Cr、Bi；（3）Mo、Zr；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以210℃/小时速率升温至410℃，保温35分钟，再以210℃/小时速率升温至710℃，保温35分钟，再以210℃/小时速率升温至955℃，保温4.5小时；再以275℃/小时速率降温至645℃，保温60分钟，再以275℃/小时速率降温至190℃，保温2.5小时；再以140℃/小时速率升温至360℃，保温35分钟，再以140℃/小时速率升温至545℃，保温3.5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。
本实施例的制作刀具的钛铁合金材料的机械性能为：硬度64HRC，600℃时的硬度56 HRC，冲击吸收功55J，冲击韧性66J/cm2。

Claims (3)

1.一种制作刀具的钛铁合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：Ti32.3-33.1、Al1.3-2.1、V5.1-5.3、Cr8.7-8.9、Mo1.3-2.1、Zr0.3-0.5、Hf0.08-0.12、Bi0.15-0.18、Ni0.08-0.12、Sn0.02-0.04、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的制作刀具的钛铁合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.2-0.4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）钛、Al、V；（2）Cr、Bi；（3）Mo、Zr；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的制作刀具的钛铁合金材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以200-220℃/小时速率升温至400-420℃，保温30-40分钟，再以200-220℃/小时速率升温至700-720℃，保温30-40分钟，再以200-220℃/小时速率升温至950-960℃，保温4-5小时；再以270-280℃/小时速率降温至640-650℃，保温50-70分钟，再以270-280℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以130-150℃/小时速率升温至350-370℃，保温30-40分钟，再以130-150℃/小时速率升温至540-550℃，保温3-4小时，取出空冷即得。
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