CN1827821A - 一种金刚石锯片基体钢 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金钢领域，主要涉及金刚石锯片基体钢。本发明金刚石锯片基体钢的化学成分(wt％)为：C 0.47～0.58％，Si 0.17～0.37％，Mn 1.51～2.00％，Nb 0.005～0.07％，B 0.0005～0.001％，Al≤0.05％，S≤0.01％，P≤0.02％，余为Fe，本发明经冶炼、连铸后，热轧成板材，成为金刚石锯片基体的毛坯。基体毛坯经调质热处理后，即成为金刚石锯片基体。本发明作为金刚石锯片基体的钢种，与无铌、硼的其他化学成分相同的钢种或类似的钢种相比，有较高的淬透性，更细的晶粒。具有较高的屈服强度、强度/韧性比更低和较高的断裂韧性，以及良好的塑韧性和热稳定性，其产品不易出现裂纹。具有较明显的优点。

Description

一种金刚石锯片基体钢
技术领域
本发明属于合金钢领域，主要涉及金刚石锯片基体钢。
背景技术
金刚石锯片已在石材、水泥制品等非金属硬质建筑材料领域广泛应用。金刚石锯片由金刚石节块和锯片基体两部分组成，两者可通过烧结法、高频焊接法和激光焊接法结合而成。
作为金刚石锯片基体的钢种，既要求具有足够淬透性、可焊性和热稳定性，保证达到所要求的组织和稳定的性能，又要求保持具有足够的弹性和不出裂纹，因此，才能达到锯片基体的刚性好、使用寿命长的目的。
在现有技术中，作为金刚石的基体，普遍采用含碳量在0.65(wt％)以上的钢种(如65Mn、SKS5、SKS51、15LM、80CrV和75Cr1等)，这些钢种均属于高碳工具钢和高碳低合金工具钢类，其特点是强度高，强度/韧性比高，塑韧性低，作为金刚石锯片基体，在生产过程中易出现裂纹，不易校平，使用寿命低，焊接性差，不能用在激光焊接上进行接合。专利号ZL02116753.2的专利提供了一种新型锯片基体钢，该钢具有较高的强度和良好的塑韧性，并对上述钢种存在的问题有较大的改进，但该钢仍未彻底地消除刚性不足，和时有出现裂纹的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既具有较高的淬透性、较好的焊接性、较高的屈服强度、较高的断裂韧性、较好的塑韧性，强度/韧性比更低，又具有良好的热稳定性，达到组织稳定、不变形，并能获得非常高的耐疲劳性和抗减弹性的金刚石锯片基体钢。
针对上述目的，本发明所设计的金刚石锯片基体钢的化学成份(wt％)为：C 0.47～0.58％，Si 0.17～0.37％，Mn 1.51～2.00％，Nb 0.005～0.07％，B 0.0005～0.001％，Al≤0.05％，S≤0.01％，P≤0.02％，余为Fe。
根据上述化学成份本发明钢种可标为53Mn2NbB钢，本发明采用中等含碳量，加锰、硼，提高钢的淬透性，较高的可焊性，保证较高的屈服强度和较高的塑性。
Nb、B加入钢中则能细化晶粒，在钢的冶炼过程中，Nb与钢液中的C、N结合，形成NbC、NbN质点，并均匀地分布在钢液中，结晶时，这些NbC、NbN质点将成为晶核，形成细小的晶粒，通过轧制，促进NbC、NbN在晶界上析出，并钉扎在晶界上，阻止晶界移动，致使再结晶体时，晶粒不易长大，轧制过程中，产生滑移带界面增多，在冷却过程中，这些晶界界面析出相，滑移带界面将成为形核点，大大增加了形核点，使晶粒更细，这种细晶粒不仅提高了强度，也提高了韧性，同时晶粒细化，还能提高钢的抗弹减性。
另外在C、Mn含量相对高的情况下，加入B能显著提高淬透性。
同时NbC、NbN与NbB优先在晶界上析出，使易于在晶界析出的有害夹杂物，如硫化物，排除于晶界外。众所周知，晶界上的硫化物等，不仅降低强度，而且也恶化塑韧性，故NbC、NbN与NbB将硫化物等排除晶界外，有利强度和韧性的提高。
上述因素，使金属锯片基体的组织和性能更稳定，有利于保持高的强度和弹性，良好的韧性。
该钢还由于晶粒的极高细化而具有较好的热稳定性，因此在淬火加热和焊接加热时不易造成组织变化和过热，能保持性能稳定，不易出现裂纹。并因冲击韧性较高，也不易崩齿。其产品生产容易，出材率高，使用安全。
本发明所述的锯片基体钢的制造方法如下：
1、冶炼
该钢可采用转炉或电炉冶炼，之后烧铸成连铸坯。
2、轧制
将连铸坯热轧成板材。
3、热处理
将热轧后的板材进行调质热处理，其淬火回火的工艺参数如下：
淬火工艺参数：加热温度：780～900℃，加热保温时间：10～40分钟回火工艺参数：加热温度：350～500℃，加热保温时间：2～5小时
以本发明金刚石锯片基体钢的热轧板为毛坯，经热处理后可获得表1所示的力学性能。
        表1  以本发明热处理后的力学性能
  σb(Mpa)   σs(Mpa)   δ5(％)   ψ(％0   αk(J/cm2)   HRC
  1350～1810   1255～1710   12～16   43～55   32～58   42～49
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、既有较高的屈服强度、较高的塑韧性和更低的强度/韧性比，又有较高的断裂韧性和耐冲击性，在金刚石锯片基体的制造过程中，不易出现裂纹，不易变形，成品率更高。
2、由于基体钢具有较高淬透性、极细的晶粒度和较好的热稳定，能保证用于锯片基体时易于校平，端跳值、张力值、回复性和平面度指标容易达到，并获得稳定性。
3、因钢有较高耐疲劳性，抗减弹性，其金刚石基体刚性高、易焊接，使用寿命长、安全可靠。
具体实施方式
采用本发明所述的化学成份及生产方法，生产了3炉(即3批)金刚石锯片基体钢。3炉钢的化学成份如表2所示。3炉钢经冶炼、连铸，并热轧成8mm厚的板材，并以该8mm厚的热轧板为基体毛坯，然后进行热处理。热处理的工艺参数如表3所示，3批基体经过处理后进行取样，加工成相应的试样，进行力学性能检验，其结果列入表4。
为了对比，在同样的条件下，还冶炼了一炉专利号为ZL02116753.2的钢种作为对比例。冶炼加工后，也进行相同的力学性能试验。相关参数列入了表1、表2、表3和表4。
          表2  实施例钢种的化学成份(wt％)
Figure A20061001171700061
表3  实施例钢材热处理参数
Figure A20061001171700071
表4  实施例钢种热处理后的力学性能
Figure A20061001171700072
注：表内数据均为多个试样的平均值。

Claims (1)

1.一种金刚石锯片基体钢，其特征在于它的化学成份(wt％)为：C0.47～0.58％，Si 0.17～0.37％，Mn 1.51～2.00％，Nb 0.005～0.07％，B0.0005～0.001％，Al≤0.05％，S≤0.01％，P≤0.02％，余为Fe。
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