CN1401796A - 一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺 - Google Patents

一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，由淬火、回火、深冷处理工序和回火组成，可在成品双金属锯带及成品硬质合金的基础上进行，也可插入到常规热处理当中，可有效改善硬质合金及双金属锯带的齿部耐磨性及抗冲击性，提高材料的强度与韧性及疲劳强度，经处理的硬质合金及双金属锯带可永久保持被提高的机械特性，且不引起外形尺寸变化，延长双金属锯带及硬质合金的使用寿命，可改善现有双金属锯带及硬质合金的热处理工艺。

Description

一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺
技术领域
本发明涉及一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺。
背景技术
双金属锯带是由齿部高速工具钢与背材高强度热作合金钢用电子束焊接成复合材料，经多道工序加工而成；因复合材料的特性，这两种材料有不同的最佳淬火及回火工艺参数，在热处理时无法将其齿部与基材分开，不能充分发挥这两种材料的潜力，产生齿部与基材失效不同步的问题，影响双金属锯带的使用寿命。硬质合金是由多种超硬材料及粘结物通过高温高压将其复合成一整体，其内部必然有一些疏松的结构，易碎易崩，其构成材料的各单元内部晶体仍具有进一步细化的潜力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、能有效地同时改善硬质合金及双金属锯带齿部与基材性能，提高硬质合金及双金属锯带的使用寿命的超低温处理工艺。
为了解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
一、淬火工序：
温度：1150～1200℃
二、回火工序：
温度：500～570℃
三、深冷处理工序：
以0.2～60℃/min的速率降温至-100～-196℃，保持2～144h后以0.2～60℃/min的速率升温至室温。
四、回火工序：
温度：小于530℃
由于多数合金钢在热处理时马氏体最终转变温度在零度以下，决定了一般热处理无法充分挖掘材料的性能。有些材料马氏体转变终点甚至是低温-100℃，故只有采用超低温处理才能充分挖掘材料潜力。经淬火的合金钢，其马氏体基体体积收缩，会在基体中产生很大的微应力，引起基体缺陷增加；经过超低温深冷处理后，可以有目的地控制残留奥氏体的含量及在基体中出现散分布的纳米级碳化物微粒，可增强工件的耐磨性、强韧性，从而提高了工件的使用寿命。正如高温超导体一样在超低温下会显示零电阻的特性一样，硬质合金及合金钢也一样在基体组织中会出现大量纳米级碳化物微粒及亚结构，使工件的强韧性有明显提高。同时在急剧低温下，碳原子扩散能力增强，可通过超低温处理，使其内部析出大量纳米级微粒结构，并对晶体起到细化的作用，可在晶体缺陷等部位重新析出与基体共格的超细微碳化物，使基体缺陷得到改善，一方面可有效提高其耐磨性能，另一方面可有效改善强度、硬度、红硬性、韧性，提高切削性能。
该项技术的突出优点：
1)可充分挖掘材料的潜力，能提高材料的使用寿命1-8倍；
2)可使工件尺寸稳定，不弯曲，不变形；
3)可增加材料的耐磨性，抗腐蚀性；
4)可减少材料的内部的残余应力；
5)可使材料整体强化，提高材料的强度和硬度；
6)使材料内部组织结构变得更加均匀；
7)可提高工具的强硬性，冲击韧性；
8)减少机器停机检修和能提高劳动生产率；
9)对产品外形、颜色不受损害。
综上所述，本发明由于采用淬火、回火、深冷处理和回火工艺，既能在提高现有锯带齿部切削能力、耐磨性的前提下，同时明显地改善双金属锯带基材的耐疲劳性能，可显著提高双金属锯带及硬质合金的使用寿命，且工艺方法简单、操作方便，降低机械行业的生产成本，具有显著经济和社会效益，具有工业应用前景。
具体实施方式
下面结合本发明的实例，对本发明作进一步说明：
实例一：
材质：
齿部：高钴高速钢        基体：35铬钼镍矾
工艺：
一、淬火工序：
温度：1185℃
二、回火工序：
温度：520℃             时间：2h*3次
三、深冷处理工序：
以40℃/min的速率冷却至-120℃，保温6h然后以同样的速率升温到室温。
四、回火工序：
温度：小于500℃         时间：2h*1次
实例二：
材质：
齿部：高钴高速钢        基体：35铬钼镍矾
工艺：
一、淬火工序：
温度：1185℃
二、回火工序：
a：  温度：520℃
     时间：2h*2次
b：  温度：550℃
     时间：2h*1次
三、深冷处理工序：
以50℃/min的速率冷却至-150℃，保温60h然后以同样的速率升温到室温。
四、回火工序：
温度：小于500℃         时间：1h*1次
实例三：
材质：
齿部：高钴高速钢        基体：35铬钼镍矾
工艺：
一、淬火工序：
温度：1185℃
二、回火工序：
温度：530℃             时间：2h*3次
三、深冷处理工序：
以60℃/min的速率冷却至-190℃，保温50h然后以同样的速率升温到室温。
四、回火工序：
温度：小于500℃          时间：2h*1次
经上述工艺处理后的双金属锯带对直径为65cm的GCr15钢在调质状态进行快速切削试验及快速疲劳试验，试验数据与现有双金属锯带性能参数统计结果比较如下附表1(实施例一、二、三分别对应A、B、C试验带，统计结果为20条的平均值，被切材料为：GCr15钢，直径：65cm，热处理工艺：调质，硬度：HRC36～38)附表1  双金属锯带进行快速切削试验及快速疲劳试验数据表
    性能参数     快速切削面积(cm2)   快速疲劳试验(h)
    对比带     3000     11
    A试验带     7375     14
    B试验带     10173     13
    C试验带     8583     12.8
从附表1中可知，经本工艺方法处理的双金属锯带切削性能、抗疲劳性能均有明显提高，说明本发明工艺方法能有效改善双金属锯带齿部与基材的性能，使双金属锯带齿部良好的切削能力、耐磨性能与基材的抗疲劳性能达到较完美的结合，从而有效提高双金属锯带的使用寿命。
实例四：
材质：钢结硬质合金(成品硬质合金刀片)
工艺：
一、深冷处理工序：
以20℃/min的速率冷却至-150℃，保温12h然后以60℃/min的
速率升温到室温。
二、回火工序：
温度：小于450℃         时间：3h*1次
实例五：
材质：钢结硬质合金(成品硬质合金刀片)
工艺：
一、深冷处理工序：
以50℃/min的速率冷却至-196℃，保温36h然后以10℃/min的
速率升温到室温。
二、回火工序：
温度：小于350℃        时间：2h*1次
经上述工艺处理后的硬质合金刀片对直径为15mm的硬纤维板进行常规切削，统计结果比较如下附表2(实例四、五分别对应D、E试验刀片，统计结果为5片的平均值。
附表2    硬质合金刀片常规切削统计结果
    性能参数     耐磨切削试验(h)
    对比刀片     5
    D试验刀片     9
    E试验刀片     15
从附表2中可知，经本工艺方法处理的硬质合金刀片切削性能、耐磨性能均有明显提高，说明本发明工艺方法能有效改善硬质合金基材的性能，使硬质合金刀片刃部良好的切削能力、耐磨性、抗疲劳性能达到较完美的结合，从而有效提高硬质合金刀片的使用寿命。

Claims (7)

1、一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，包括如下步骤：
(一)、淬火工序：
温度：1150～1200℃
(二)、回火工序：
温度：500～570℃
(三)、深冷处理工序：
以0.2～60℃/min的速率降温至-100～-196℃，保持2～144h然后以0.2～60℃/min的速率升温至室温。
(四)、回火工序：
温度：小于530℃
2、根据权利要求1所述的一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，其特征在于：
对齿部为高钴高速钢、基体为35铬钼镍矾的双金属锯带的处理工艺为：
(一)、淬火工序：
温度：1185℃
(二)、回火工序：
温度：520℃
时间：2h*3次
(三)、深冷处理工序：
以40℃/min的速率冷却至-120℃，保温6h然后以同样的速率升温到室温。
(四)、回火工序：
温度：小于500℃          时间：2h*1次
3、根据权利要求1所述的一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，其特征在于：
对齿部为高钴高速钢、基体为35铬钼镍矾的双金属锯带的处理工艺为：
(一)、淬火工序：
温度：1185℃
(二)、回火工序：
a：温度：520℃
   时间：2h*2次
b：温度：550℃
   时间：2h*1次
(三)、深冷处理工序：
以50℃/min的速率冷却至-150℃，保温60h然后以同样的速率升温到室温。
(四)、回火工序：
   温度：小于500℃    时间：2h*1次
4、根据权利要求1所述的一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，其特征在于：
对齿部为高钴高速钢、基体为35铬钼镍矾的双金属锯带的处理工艺为：
(一)、淬火工序：
温度：1185℃
(二)、回火工序：
温度：530℃             时间：2h*3次
(三)、深冷处理工序：
以60℃/min的速率冷却至-190℃，保温50h然后以同样的速率升温到室温。
(四)、回火工序：
  温度：小于500℃            时间：2h*1次
5、根据权利要求1所述的一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，其特征在于：
对成品钢结硬质合金刀片超低温处理工艺为：
(一)、深冷处理工序：
以20℃/min的速率冷却至-150℃，保温12h然后以60℃/min的速率升温到室温。
(二)、回火工序：
  温度：小于450℃       时间：3h*1次
6、根据权利要求1所述的一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，其特征在于：
对成品钢结硬质合金刀片的超低温处理工艺为：
(一)、深冷处理工序：
以50℃/min的速率冷却至-196℃，保温36h然后以10℃/min的速率升温到室温。
(二)、回火工序：
  温度：小于350℃       时间：2h*1次
7、根据权利要求1至6任何一项所述的双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺，其特征在于：所述的工艺方法可在成品锯带及成品硬质合金的基础上进行，也可插入到常规热处理当中。
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