[发明专利]一种工具钢表面渗碳改性的热处理方法

说明书

本发明公开了一种工具钢表面渗碳改性的处理方法。该方法包括以下步骤：将工具钢用特殊渗碳剂埋覆于渗碳箱中，将气氛炉升温至850～900℃，直接热装钢材，装炉温度≥600℃，对钢材进行透烧；在气氛炉中加热到800～900℃，保温100～140 min后，在1～30 min内继续升温至1000～1020℃，然后保温4～6 h，对钢材进行渗碳处理；渗碳完成后，于炉内820～860℃保温0.5～1.5 h，降温至250～300℃后，取出钢材，冷却到室温。本发明能够提高工具钢的硬度和耐磨性，钢材表面硬度约比未处理的工具钢高15%～20%，刀具寿命提高5～6倍，大大提高了钢材的使用价值，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于工具钢处理技术领域。更具体地，涉及一种工具钢表面渗碳改性的热处理方法。

背景技术

工具钢是一种具有高淬硬性、良好韧性的冷作硬化工具钢，具有良好的切削性能，在制作木材加工、制糖、造纸等工业方面得到广泛的应用。为了满足使用的需要，国内企业参考国际市场上工具钢的技术条件和我国合金工具钢的标准要求研制生产了不同牌号和使用需求的国产型工具钢，其表面质量、内部组织、性能能够达到同类的工具钢的技术要求，但其硬度、韧性、耐磨性等性能与进口同牌号钢材相比，还存在很多不足，相对进口工具钢的寿命时间也较短，还不能完全满足国内生产企业的实际需求。

生产企业在使用过程中，有利用工具钢制造木材切割刀具，但往往因刀具耐摩擦磨损性能的不足，生产过程中经常需将刀具拆卸、打磨和安装，其过程繁琐，维护成本较高，严重制约企业生产效率。通常工具钢的含碳量在0.15%～0.16%之间，属于低碳钢，经过固体渗碳处理后，其硬度和耐磨性能有所提升，但同时其原有的力学性能会下降。因此，如何在保证其原有的力学性能能够满足使用要求的基础上，提高工具钢的硬度和耐磨性，是用户经常遇到且需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种工具钢表面渗碳改性的热处理方法。本发明热处理方法改进的工具钢刀具表面致密性好、硬度高、耐磨性好，钢材表面硬度约比未处理的工具钢高15-20%，综合性能有较大的提高。

本发明的另一目的是提供一种以上述的热处理方法制备得到的改性工具钢。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种工具钢表面渗碳改性的热处理方法，包括以下步骤：

S1. 透烧：将钢材用渗碳剂埋覆于渗碳箱中，将气氛炉升温至850～900℃，直接热装钢材，装炉温度≥600℃；

S2. 渗碳：将气氛炉加热到800～900℃，保温100～140 min后，在1～30 min内继续升温至1000～1020℃，进行渗碳处理4～6 h，停止加热；

S3. 保温及冷却：渗碳完成后，于炉内820～860℃保温0.5～1.5 h，降温至250～300℃后，取出钢材，冷却到室温。

本发明将低碳钢或低碳合金钢材置入埋入四周装有固体渗碳剂的渗碳箱内加热到1000～1020℃的高温奥氏体状态，使活性碳原子渗入工件的表面，从而获得高碳的渗层组织，提高表面硬度及耐磨性，增强工件的疲劳强度，心部则具有足够的韧性和塑性，以满足工件工作过程的需要。木材切割刀具经过固体渗碳处理后，其硬度和耐磨性能有所提升，从而提高了企业的工作效率和节省成本。

优选地，所述工具钢的材料的化学式为：5Cr5MoWSi。

优选地，所述工具钢的成分包括以下重量百分比的原料：C为0.13%～0.18%、Mo为1.115%～1.165%、Si为0.175%～1.11%、Cr为4.175%～5.15%、Mn为0.12%～0.15%、W为1.1%～1.15%、P≤0.103%、S≤0.103%，余量为Fe。

更优选地，C的重量百分比为0.15%～0.16%。