[发明专利]一种加工钛合金的刀具合金钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种加工钛合金的刀具合金钢材料及其制备方法。

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加工钛合金的刀具合金钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐高温、耐磨的优点。

本发明的技术方案如下：

一种加工钛合金的刀具合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.10-0.15、钴15-18、铬2.1-2.5、钒0.2-0.5、铌0.4-0.6、钼6.1-6.3、钨1.3-1.5、Sb0.02-0.04、Bi0.9-1.2、Yb0.05-0.08、余量为铁及其它不可避免的杂质。

所述的加工钛合金的刀具合金钢材料的生产方法，其特征在于：

（1）、准备生铁与废铁按1：0.3-0.7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）铬、钒；（2）钴、铌、钼；（3）钨、Sb；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-23分钟，投料后搅拌均匀。

所述的铸后热处理是：先由室温以280-290℃/小时速率升温至800-820℃，再以280-290℃/小时速率降温至680-700℃，再以280-290℃/小时速率升温至950-960℃，保温3-4小时；再以280-290℃/小时速率降温至630-640℃，保温50-70分钟，再以260-270℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以180-190℃/小时速率升温至370-380℃，保温50-70分钟，再以180-190℃/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

本发明合金钢通过添加钴、钼、铌、钒、钨等元素，增加了合金的硬度、耐磨性和耐高温性，通过添加Sb、铬、Yb等元素，大大增加了合金的硬度；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。本发明合金钢适用于制作特种刀具，用于切削钛合金等难切削的材料，耐热性好，切削精度高，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

一种加工钛合金的刀具合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.10-0.15、钴15-18、铬2.1-2.5、钒0.2-0.5、铌0.4-0.6、钼6.1-6.3、钨1.3-1.5、Sb0.02-0.04、Bi0.9-1.2、Yb0.05-0.08、余量为铁及其它不可避免的杂质。

所述的加工钛合金的刀具合金钢材料的生产方法为：

（1）、准备生铁与废铁按1：0.5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）铬、钒；（2）钴、铌、钼；（3）钨、Sb；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22分钟，投料后搅拌均匀。