[发明专利]适用于单晶金刚石切削的超细晶钢及其制备方法

权利要求书

1.一种适用于单晶金刚石切削的超细晶钢，其特征是化学成份及重量百分含量为：碳：0.21-0.3，镍：5.1-5.3，铜：1.1-1.2，硅：0.5-0.6，铝：3.1-4.0，铬：0.15-0.2，钼：0.4-0.5，锰：1.2-1.5，钒：0.08-0.1，钛：0.4-0.5，铌：0.05-0.09，硼：0.0008-0.0015，镁：0.006-0.007，铁：余量。

2.采用权利要求1的化学成份制备适用于单晶金刚石切削的超细晶钢的方法，其特征在于，最先加入低碳钢850～950公斤，金属镍65～75公斤，金属铜9～15公斤，铌铁合金1.1～1.4公斤，钼铁合金6～8公斤熔化后，加入铬铁合金3～4.2公斤，硅铁合金8.5～10公斤，钒铁合金11～14公斤，低碳锰铁合金18～22公斤，钛铁合金9～12公斤，待熔融后加入硼铁合金0.2～0.5公斤，金属铝95～115公斤，最后将金属镁0.3～0.5公斤以包芯线的方式射入增压电渣重熔炉内，以氮气作为保护气，在重熔熔炼过程中连续均匀地往渣池加入纳米级粉体形核剂，获得晶粒尺寸小于1μm的超细晶钢。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是所述的纳米级粉体为ZrC、ZrO₂、TiC、TiO、TiN、NbN、ZrN或NbC纳米级粉体颗粒。

4.如权利要求2所述的方法，其特征是所述的熔炼方法为增压电渣重熔法。

5.如权利要求2所述的方法，其特征是获得的超细晶钢进行粗加工接近工件设计尺寸，然后再半精加工、精加工使工件达到较小的形貌误差；对精加工工件的待加工表面进行表面改性处理，获得适合单晶金刚石切削的化合物层。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是所采用的表面改性为化学热处理且不局限于一种，采用低温气体渗氮或低温离子渗氮，以减小工件变形，同时，超细晶为渗氮时氮原子的扩散提供大量通道，明显提高渗氮速度，在相同的渗氮条件下，大幅度减小渗氮时间即降低氮势门槛值，从而获得单晶金刚石可切削的化合物层厚度明显增大且均匀；低温渗氮获得的化合物层主要成分为Fe_2-3N和Fe₄N；切削深度要小于化合物层厚度。