CN105886947A - 一种耐磨锥柄麻花钻头及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨锥柄麻花钻头及其制备方法，所述耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳0.88‑1.36％、铬3.8～5.6％、钨4.5～6.2％、钒1.65～3.55％、锰11.6～13.6％、钛0.37～0.72％、铌0.02～0.08％、钼2.6～4.2％、锆0.003～0.008％、铝0.86～1.37％、硼0.0015～0.0048％、氮0.02～0.028％、余量为铁，本发明通过渗氮处理使得钢表面的硬度、强度和耐磨性进一步增强。本发明通过调整各元素的比例，使得元素间产生协同作用，使得钻头的强度、硬度和耐磨性显著提高，同过淬火、中温回火以及渗氮使钻头的硬度和耐磨性进一步提高，从而使钻头的使用寿命大大延长。

Description

一种耐磨锥柄麻花钻头及其制备方法
技术领域
本发明涉及机床钻头技术领域，具体涉及一种耐磨锥柄麻花钻头及其制备方法。
背景技术
钻削加工是当前机械加工领域最常见的加工方法之一，也是机械加工耗时最多的工序，在金属切削加工工序中占有很高的比例，明显高于铣削加工。钻削加工凭借其高效、经济的优势，在机械、电了等生产领域起着关键作用。
麻花钻是应用最广的钻削工具，通常直径范围为0.25～80毫米。它主要由钻头部分和柄部构成。工作部分有两条螺旋形的沟槽，形似麻花，因而得名。为了减小钻孔时导向部分与孔壁间的摩擦，麻花钻自钻尖向柄部方向逐渐减小直径呈倒锥状，为了改善麻花钻的切削性能，可根据被加工材料的性质将切削部分修磨成各种外形，但是只通过改变钻头的形状。
麻花钻头为细长杆状刀具，刃部长而薄，它在致密的金属中进行钻削，工作时承受很高的弯曲应力。为防止钻头折断或崩刃，所用材料应具有足够的弯曲强度和韧性；同时，钻头在连续钻削时，其刃部全部被金属屑包围，产生的热量不易散发，特别是钻深孔时，更为不利。因此，钻头材料又必须具有高的耐磨性和热稳定性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有高强度、高耐磨性的麻花钻头，它使用寿命长。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳0.88-1.36％、铬3.8～5.6％、钨4.5～6.2％、钒1.65～3.55％、锰11.6～13.6％、钛0.37～0.72％、铌0.02～0.08％、钼2.6～4.2％、锆0.003～0.008％、铝0.86～1.37％、硼0.0015～0.0048％、氮0.02～0.028％、余量为铁。
优选的，所述耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳0.96～1.15％、铬4.1～4.8％、钨5.1～5.7％、钒1.69～2.45％、锰12.3～12.8％、钛0.43～0.52％、铌0.05～0.06％、钼2.9～3.2％、锆0.004～0.006％、铝0.97～1.23％、硼0.0024～0.0037％、氮0.021～0.026％、余量为铁。
优选的，所述耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳1.06％、铬4.3％、钨5.3％、钒1.87％、锰12.5％、钛0.48％、铌0.05％、钼3.0％、锆0.005％、铝1.15％、硼0.0023％、氮0.024％、余量为铁。
一种耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，包括以下步骤：
(1)在电炉中加入钨铁、钒铁、锰铁、钛铁、铌铁、钼铁、锆铁、铬铁加热熔融后，加入铝，调节成分至所需比例，脱氧扒渣，加入孕育剂，然后保温10min，得到钢液；
(2)将步骤(1)的中的钢液浇注成型，得到钢件；
(3)对步骤(2)中的钢件进行淬火，然后中温回火，最后进行渗氮处理；
(4)对步骤(3)的钢件进行表面渗氮处理，得到耐磨锥柄麻花钻头。
优选的，所述孕育剂为镧系稀土元素中的一种或两种。
优选的，所述淬火工艺为将钢件升温至870℃保温40min，然后将其放入氯化钙溶液中淬火3s。
优选的，所述中温回火工艺为将钢件在360℃下保温2小时。
优选的，所述渗氮工艺为将钢件放入渗氮炉中，排出空气后升温至160℃，注入氨气，然后在520℃下保温2小时。
本发明的有益效果：本发明中铬增加了钢的淬透性，并了提高碳钢的硬度和耐磨性；钨主要增加了钢的回火稳定性、红硬性和热强性，它还与碳形成了碳化物，从而增加了钢件的耐磨性；钒细化了晶粒，增加其回火稳定性和耐磨性，从而延长了钻头的使用寿命；锰和铁形成的固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度和耐磨性；钛提高了钢的力学性能；提高了钻头的强度和耐腐蚀性；钼能消除钢在热处理过程中的参与应力，还起到增强其耐磨性和抗开裂能力；锆改善钢的抗冲压性能以及耐高温性能；铝提高钢的耐磨性及芯部力学性能；本发明通过渗氮处理使得钢表面的硬度、强度和耐磨性进一步增强。本发明通过调整各元素的比例，使得元素间产生协同作用，使得钻头的强度、硬度和耐磨性显著提高，同过淬火、中温回火以及渗氮使钻头的硬度和耐磨性进一步提高，从而使钻头的使用寿命大大延长。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳0.88％、铬5.6％、钨5.1％、钒1.69％、锰11.6％、钛0.52％、铌0.02％、钼2.9％、锆0.008％、铝1.23％、硼0.0037％、氮0.021％、余量为铁。
铝0.97～1.23％、硼0.0024～0.0037％、氮0.021～0.026％
一种耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，包括以下步骤：
(1)在电炉中加入钨铁、钒铁、锰铁、钛铁、铌铁、钼铁、锆铁、铬铁加热熔融后，加入铝，调节成分至所需比例，脱氧扒渣，加入稀土元素，然后保温10min，得到钢液；
(2)将步骤(1)的中的钢液浇注成型，得到钢件；
(3)对步骤(2)中的钢件升温至870℃保温40min，然后将其放入氯化钙溶液中淬火3s，然后在360℃下保温2小时，最后在520℃的氨气氛围中520℃下保温2小时，进行渗氮处理；
(4)对步骤(3)的钢件进行表面渗氮处理，得到耐磨锥柄麻花钻头。
实施例2：
一种耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳0.95％、铬3.8％、钨4.5％、钒2.45％、锰13.6％、钛0.37％、铌0.06％、钼3.2％、锆0.003％、铝1.37％、硼0.0015％、氮0.026％、余量为铁。
一种耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，同实施例1。
实施例3：
一种耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳1.15％、铬4.1％、钨5.7％、钒1.65％、锰12.3％、钛0.43％、铌0.05％、钼2.6％、锆0.004％、铝0.86％、硼0.0048％、氮0.02％、余量为铁。
一种耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，同实施例1。
实施例4：
一种耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳1.36％、铬4.8％、钨6.2％、钒3.55％、锰12.8％、钛0.72％、铌0.08％、钼4.2％、锆0.006％、铝0.97％、硼0.00024％、氮0.028％、余量为铁。
一种耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，同实施例1。
实施例5：
一种耐磨锥柄麻花钻头，包括重量份的物质：碳1.06％、铬4.3％、钨5.3％、钒1.87％、锰12.5％、钛0.48％、铌0.05％、钼3.0％、锆0.005％、铝1.15％、硼0.0023％、氮0.024％、余量为铁。
一种耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，同实施例1。
综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明通过调整各元素的比例，使得元素间产生协同作用，使得钻头的强度、硬度和耐磨性显著提高，同过淬火、中温回火以及渗氮使钻头的硬度和耐磨性进一步提高，从而使钻头的使用寿命大大延长。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种耐磨锥柄麻花钻头，其特征在于，包括重量份的物质：碳0.88-1.36％、铬3.8～5.6％、钨4.5～6.2％、钒1.65～3.55％、锰11.6～13.6％、钛0.37～0.72％、铌0.02～0.08％、钼2.6～4.2％、锆0.003～0.008％、铝0.86～1.37％、硼0.0015～0.0048％、氮0.02～0.028％、余量为铁。
2.如权利要求1所述的耐磨锥柄麻花钻头，其特征在于，包括重量份的物质：碳0.96～1.15％、铬4.1～4.8％、钨5.1～5.7％、钒1.69～2.45％、锰12.3～12.8％、钛0.43～0.52％、铌0.05～0.06％、钼2.9～3.2％、锆0.004～0.006％、铝0.97～1.23％、硼0.0024～0.0037％、氮0.021～0.026％、余量为铁。
3.如权利要求1所述的耐磨锥柄麻花钻头，其特征在于，包括重量份的物质：碳1.06％、铬4.3％、钨5.3％、钒1.87％、锰12.5％、钛0.48％、铌0.05％、钼3.0％、锆0.005％、铝1.15％、硼0.0023％、氮0.024％、余量为铁。
4.一种如权利要求1～3所述的耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在电炉中加入钨铁、钒铁、锰铁、钛铁、铌铁、钼铁、锆铁、铬铁加热熔融后，加入铝，调节成分至所需比例，脱氧扒渣，加入孕育剂，然后保温10min，得到钢液；
(2)将步骤(1)的中的钢液浇注成型，得到钢件；
(3)对步骤(2)中的钢件进行淬火，然后中温回火；
(4)对步骤(3)的钢件进行表面渗氮处理，得到耐磨锥柄麻花钻头。
5.如权利要求4所述的耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，其特征在于，所述孕育剂为镧系稀土元素中的一种或两种。
6.如权利要求4所述的耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，其特征在于，所述淬火工艺为将钢件升温至870℃保温40min，然后将其放入氯化钙溶液中淬火3s。
7.如权利要求4所述的耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，其特征在于，所述中温回火工艺为将钢件在360℃下保温2小时。
8.如权利要求4所述的耐磨锥柄麻花钻头的制备方法，其特征在于，所述渗氮工艺为将钢件放入渗氮炉中，排出空气后升温至160℃，注入氨气，然后在520℃下保温2小时。
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