刀具复合钢材的制造方法.pdf

本发明涉及一种刀具复合钢材的制造方法，(1)首先对含碳量在0.5％以上的刃口钢以及基体钢进行表面去氧化层、除污处理；(2)将刃口钢和基体钢迭放后固定连接，制成坯料；(3)将上述的坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1050℃～1200℃，对坯料进行多次认向轧制，头两道次压下率在40％～55％，制成复合钢材；(4)去应力退火处理。本发明通过控制两种金属坯料加热温度以及速度，对两种固相金属经高温热轧后，能使二种金属复合界面粘合稳定，具有复合界面清晰，材料断面组合尺寸和钢比精确度高，成品率高，不降低刃口钢机械性能，易于工业化生产的特点。

1、  一种刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：
(1)、首先对含碳量在0.5％以上的刃口钢以及基体钢进行表面去氧化层、除污处理；
(2)、将刃口钢和基体钢迭放后固定连接，制成坯料；
(3)、将上述的坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1050℃～1200℃，对坯料进行多次认向轧制，头两道次压下率在40％～55％，制成复合钢材；
(4)、去应力退火处理。

2、  根据权利要求1所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：所述的刃口钢和基体钢可分别双层迭放固定，并在两刃口钢迭放的接触表面涂有剥离剂，制成坯料。

3、  据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：所述对刃口钢和基体钢的四周边的接缝处进行封闭焊合固定，并在轧制方向的后端设置有2～6个预留排气孔。

4、  根据权利要求1所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：对去应力后的复合钢材切除四周边。

5、  根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：所述轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡层为0.05mm～0.2mm。

6、  根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：对刃口钢和基体钢接合表面进行研磨处理。

7、  根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：所述的刃口钢和基体钢接合表面上还可覆有镍箔。

8、  根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：所述的刃口钢选用T8、T10、T12、65Mn、GCr15、3Cr13、9CrWMn、Cr12MoV、CrWMn、6CrW2Si、6Cr13MoV、8CrW2V、9Cr18MoV、8Cr13Mo的其中之一，基体钢选用Q195～Q235、35、45、1Cr18Ni9、0～1Cr17、00Cr13、0～2Cr13的其中之一。

刀具复合钢材的制造方法
技术领域
本发明涉及一种刀具钢材的制造方法，尤其是涉及一种由二种或多种含碳量不同金属复合的刀具复合钢材的制造方法。
背景技术
高碳钢复合钢材是刀剪行业最理想的原材料。目前国内制造高碳钢复合钢材有两种方式：一种是爆炸成型法；第二种是浇铸复合法。爆炸成型法为固相复合法，特别适合于高、低碳钢两种金属的大面积复合以及用其他方法难于生产或不可能生产的复合钢，如熔点相差悬殊、热膨胀系数以及硬度差别大的金属焊合。但不足的是：采用爆炸成型法，因炸药爆炸时的冲击力是不易控制的，因此往往造成二种金属复合界面不清晰，甚至复合界面有夹气、夹灰现象，致使产品质量不稳定，生产成本高，所以用爆炸成型法复合的钢材其生产效率以及合格率都较低，同时采用爆炸成型法还存在炸药存放与爆破地点的选择、噪音处理、安全保障以及污染严重等一系列问题。
浇铸复合法是液固相复合，是将刃口钢置于钢模内，将熔融的基体钢水注入钢模内与刃口钢复合，再以热轧制得复合钢。但因复合金属与机体金属的熔点不同，而液相的机体金属温度较高，一般在1500℃以上，一方面在浇铸时易使两种金属的结合部位产生熔损，复合界面易发生氧化现象。另一方面，二种金属在高温下熔融复合的同时，高碳钢中的碳原子剧烈地向低碳钢方扩散，造成刃口钢含碳量下降，不仅影响刃口钢的机械性能，而且复合界面上还形成很宽的热硬过渡层，造成复合界面不清晰。其次液固相复合在复合界面也同样存在着夹灰、夹气以及再次加工性差、材料断面组合尺寸和钢比精确度不高、均一性差等一系列问题，因此难以得到优质的复合钢材。再则，采用液固相复合，制造工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种对两种固相金属经高温热轧后，能使二种金属复合界面粘合稳定，复合界面清晰，材料断面组合尺寸和钢比精确度高，成品率高，不降低刃口钢机械性能，易于工业化生产的刀具用复合钢材的制造方法。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种刀具复合钢材的制造方法，
(1)、首先对含碳量在0.5％以上的刃口钢以及基体钢进行表面去氧化层、除污处理；
(2)、将刃口钢和基体钢迭放后固定连接，制成坯料；
(3)、将上述的坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1050℃～1200℃，对坯料进行多次认向轧制，头两道次压下率在40％～55％，制成复合钢材；
(4)、去应力退火处理。
本发明将基体钢和刃口钢迭放固定后，通过控制坯料加热温度以及加热速度，使两种或多种金属内的原子被活化并相互进行扩散，而且在外力作用下，固态金属的晶格位错发生转移产生塑性变形，加之本发明采用高压下率，给金属接合部施以很大的塑性变形，使两金属接合界面紧密接触的同时，金属的大塑性变形产生的热能又进一步活化金属原子，促进金属原子间的扩散，使接合界面上的晶格重组，从而在极短的时间内完成金属间的接合，实现两金属固相复合，用该方法复合后制成的刀具复合钢材具有极高的复合强度，其强度远高于单组金属强度。
本发明采用固相复合法，由于能避免高温对两种金属的结合部位产生的熔损以及高碳钢中的碳原子剧烈地向低碳钢方扩散，在保持高碳刃口钢的锋利和坚硬的同时，由于二种金属的复合界面无氧化，且复合界面无夹灰、夹气现象，而形成牢固连接界面，使复合界面粘合稳定、清晰，并具有良好的再加工性能。
本发明采用固相复合法，复合钢材的断面组合尺寸以及钢比设计简单、精确，用料范围较宽，制造工艺简单，易于工业化生产，成品率高。由于实现了复合过程中无氧化制造，能使钢材复合率达到100％。本发明通过对坯料加热温度以及速度的精确控制及大压下量的轧制工艺，保证了复合钢材的极高复合强度以及保持了两种金属原有的机械性能，真正实现了好钢用在刀刃上的目的。
具体实施方式
实施例1
本发明的刀具复合钢材的刃口钢选用碳素工具钢如T8、T10、T12其中一种，而基体钢选用普通碳素钢如Q195、Q235、35其中一种，
1、首先对刃口钢和基体钢表面进行去氧化层及除污处理，对刃口钢和基体钢的接合表面再进行研磨处理。
2、将处理好的刃口钢和基体钢迭放，采用焊接或其它方法将刃口钢和基体钢固定，或者对刃口钢和基体钢接合面的四周边接缝处进行封闭焊合，并在轧制方向的后端预留排气孔，其预留排气孔均布设置有2～6个，制成坯料。
3、将坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1050℃～1100℃，将达到温度的坯料送至轧机上进行多次认向轧制，头两道次压下率在40～50％，制成复合钢材，轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡层在0.05mm～0.2mm之间。
4、将制得的复合钢材随炉缓慢加热至750℃～780℃，保温一段时间后，随炉缓慢冷却至300℃～200℃出炉，退火去应力。
5、切除复合钢材四周边，剪切制成热轧成品；或对复合钢材再进行酸洗、冷轧、剪切制成冷轧成品。
实施例2
本发明地刀具复合钢材的刃口钢选用合金钢8Cr13Mo，而基体钢选用不锈钢00Cr13，
1、首先对刃口钢和基体钢表面进行去氧化层及除污处理，并对刃口钢和基体钢的接合表面再进行研磨处理。
2、将处理好的刃口钢和基体钢分别双层迭放，基体钢的面积稍大于刃口钢的面积，而在两块刃口钢迭放的接触表面涂有剥离剂，基体钢分别迭放在两刃口钢的上、下侧，对刃口钢和基体钢接合面的四周边接缝进行封闭焊合，并在轧制方向的后端预留排气孔，其预留排气孔均布设置有4～6个，制成坯料。
3、将坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1150℃～1200℃，将达到温度的坯料送至轧机上进行多次认向轧制，头两道次下压率在50％～55％，制成复合钢材，轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡层在0.05mm～0.1mm之间。
4、将制得的复合钢材随炉缓慢加热至850℃～900℃，保温一段时间后，随炉缓慢冷却至300℃～200℃出炉，退火去应力。
5、切除复合钢材四周边，剪切制成热轧成品；或对复合钢材再进行酸洗、冷轧、剪切制成冷轧成品。
实施例3
本发明的刀具复合钢材的刃口钢选用合金钢或如65Mn、GCr15、3Cr13、9CrWMn、Cr12MoV、CrWMn、6CrW2Si、6Cr13MoV、8CrW2V、9Cr18MoV其中一种，而基体钢选用不锈钢如1Cr18Ni9、0～1Cr17、0～2Cr13其中一种，
1、首先对刃口钢和基体钢表面进行去氧化层及除污处理，并对刃口钢和基体钢的接合表面再进行研磨处理。
2、将处理好的刃口钢和基体钢迭放，为提高二种金属接合界面的接合度以及防止接合界面发生碳原子的过度扩散，在刃口钢和基体钢接触表面之间还覆有镍箔，对刃口钢和基体钢接合面的四周边接缝进行封闭焊合，并在轧制方向的后端预留排气孔，其预留排气孔均布设置有3～5个，制成坯料。
3、将坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1100℃～1200℃，将达到温度的坯料送至轧机上进行认多次向轧制，头两道次压下率在50％～55％，制成复合钢材，轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡层在0.03mm～0.05mm之间。
4、将制得的复合钢材随炉缓慢加热至850℃～900℃，保温一段时间后，随炉缓慢冷却至300℃～200℃出炉，退火去应力。
5、切除复合钢材四周边，剪切后制成热轧成品；或对复合钢材再进行酸洗，冷轧，剪切制成冷轧成品。
本发明的刃口钢以及基体钢不限于上述牌号。
本发明能实现碳素工具钢与普通碳钢的复合、碳素工具钢与不锈钢的复合、普通碳钢与合金钢的复合，不锈钢与不锈钢的复合、普通碳钢与不锈钢的复合，不锈钢与合金钢的复合，用料范围较宽，其复合断面组合尺寸和钢比可根据用户要求设计。