[发明专利]渗金属切削工具材料与渗碳技术

说明书

本发明属于金属材料与热处理领域，其国际分类号为C23  10/00，C23C  8/36。

目前切削工具大部份用高速钢制造，而且大多数用整体高速钢制成，贵重材料消耗多，工具制造成本高，而且切削性能不能完全令人满意。1965年，美国道勒公司发明了双金属高速钢锯条，由于其制造技术十分复杂，而且设备昂贵，使其产品成本高，价格贵，难以为工业上接受。

采用渗金属法可以制造第二代双金属锯条及切削工具。1982年，太原工业大学在<金属热处理学报>第1期上公开了离子渗金属工艺方法，采用离子渗金属法可以在普通碳钢基体上渗入各种合金元素，以此原理可以实现按类似高速钢合金成份渗入工具刃部，但是至今没有适合渗金属用的钢种，以保证成功地实现离子渗金属和整套热处理后，工具非工作部份具有合适的强韧性，因而影响了整体渗金属切削工具的切削性能。

本发明目的在于提出一系列根据切削工具使用条件对基体材料的不同要求而必须的渗金属专用钢，用此类钢制成的切削工具经离子渗金属和离子渗碳后能确保工具刃部具有特种高速钢的成份，而经过淬火和回火后，工具刃部具有高速钢或双金属高速钢相同的切削性能，并且工具非工作部份具有足够的强韧性。没有渗金属专用钢，制造渗金属切削工具难以实现，或者说无法使渗金属切削工具的切削性能达到普通高速钢或双金属钢切削工具的同等水平。没有离子渗 碳处理的保证，渗金属切削工具的制造难以在工业生产条件下实现。

本发明提出了以低碳铬钼钒钢系列作为渗金属切削工具的专用钢，用此类钢制成的切削工具经离子渗金属后，在离子渗碳炉中对工具刃部进行离子渗碳，由专门设计的装置以保证工具刃部渗碳，而工具非工作部份不被渗碳。切削工具最后还要进行淬火和回火。

本发明采用的离子渗碳技术，是在有辅助电阻加热源的离子渗碳炉中设置渗金属切削工具隔离和定位装置，如图1所示，图中1-被渗工具，其刃部暴露在外面，2-隔离垫，1、2-作为阴极，3-真空室，作为阳极，4-辅助加热源。被渗碳的切削工具由厚度为0.3-1.0毫米的隔离垫分开，所有切削工具与隔离垫应自然夹紧，隔离垫的外形应适应工具刃部外形，使切削刃暴露在隔离垫之外。

本发明以渗金属专用钢制成的渗金属切削工具，由于采用了特种离子渗碳技术，使渗金属、渗碳、淬火和回火得以顺利实现。本发明的直接效果是在渗金属专用钢的基础上用离子渗碳法确保了渗金属切削工具刃部和背部同时获得满意的使用性能，质量稳定可靠，容易实现大规模工业化生产，同时工具基体由廉价的低碳合金钢制造，故所制造的工具成本比常规高速钢或双金属高速钢工具大大降低。

采用本发明的材料和热处理技术制成宽2.6毫米和长3660毫米机用带锯条，锯切直径85毫米的20CrMnTi钢棒，每根带锯条可锯2平方米切口面积，达到了双金属高速钢带锯条的水平，而渗金属带锯条的制造成本只有双金属高速钢带锯条的三分之一。