[發(fā)明專利]一種工具鋼表面滲碳改性的熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810339234.7
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108468014B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弓滿鋒;黃維洛;宋日漢;楊仁鎂;司徒俏玲;張嘉純
• 申請（專利權(quán)）人: 嶺南師范學(xué)院
• 主分類號: C23C8/66
• 分類號: C23C8/66;C22C38/22;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/60
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明公開了一種工具鋼表面滲碳改性的處理方法。該方法包括以下步驟：將工具鋼用特殊滲碳劑埋覆于滲碳箱中，將氣氛爐升溫至850～900℃，直接熱裝鋼材，裝爐溫度≥600℃，對鋼材進(jìn)行透燒；在氣氛爐中加熱到800～900℃，保溫100～140 min后，在1～30 min內(nèi)繼續(xù)升溫至1000～1020℃，然后保溫4～6 h，對鋼材進(jìn)行滲碳處理；滲碳完成后，于爐內(nèi)820～860℃保溫0.5～1.5 h，降溫至250～300℃后，取出鋼材，冷卻到室溫。本發(fā)明能夠提高工具鋼的硬度和耐磨性，鋼材表面硬度約比未處理的工具鋼高15%～20%，刀具壽命提高5～6倍，大大提高了鋼材的使用價(jià)值，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工具鋼處理技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種工具鋼表面滲碳改性的熱處理方法。

背景技術(shù)

工具鋼是一種具有高淬硬性、良好韌性的冷作硬化工具鋼，具有良好的切削性能，在制作木材加工、制糖、造紙等工業(yè)方面得到廣泛的應(yīng)用。為了滿足使用的需要，國內(nèi)企業(yè)參考國際市場上工具鋼的技術(shù)條件和我國合金工具鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求研制生產(chǎn)了不同牌號和使用需求的國產(chǎn)型工具鋼，其表面質(zhì)量、內(nèi)部組織、性能能夠達(dá)到同類的工具鋼的技術(shù)要求，但其硬度、韌性、耐磨性等性能與進(jìn)口同牌號鋼材相比，還存在很多不足，相對進(jìn)口工具鋼的壽命時(shí)間也較短，還不能完全滿足國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際需求。

生產(chǎn)企業(yè)在使用過程中，有利用工具鋼制造木材切割刀具，但往往因刀具耐摩擦磨損性能的不足，生產(chǎn)過程中經(jīng)常需將刀具拆卸、打磨和安裝，其過程繁瑣，維護(hù)成本較高，嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)效率。通常工具鋼的含碳量在0.15%～0.16%之間，屬于低碳鋼，經(jīng)過固體滲碳處理后，其硬度和耐磨性能有所提升，但同時(shí)其原有的力學(xué)性能會下降。因此，如何在保證其原有的力學(xué)性能能夠滿足使用要求的基礎(chǔ)上，提高工具鋼的硬度和耐磨性，是用戶經(jīng)常遇到且需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種工具鋼表面滲碳改性的熱處理方法。本發(fā)明熱處理方法改進(jìn)的工具鋼刀具表面致密性好、硬度高、耐磨性好，鋼材表面硬度約比未處理的工具鋼高15-20%，綜合性能有較大的提高。

本發(fā)明的另一目的是提供一種以上述的熱處理方法制備得到的改性工具鋼。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種工具鋼表面滲碳改性的熱處理方法，包括以下步驟：

S1. 透燒：將鋼材用滲碳劑埋覆于滲碳箱中，將氣氛爐升溫至850～900℃，直接熱裝鋼材，裝爐溫度≥600℃；

S2. 滲碳：將氣氛爐加熱到800～900℃，保溫100～140 min后，在1～30 min內(nèi)繼續(xù)升溫至1000～1020℃，進(jìn)行滲碳處理4～6 h，停止加熱；

S3. 保溫及冷卻：滲碳完成后，于爐內(nèi)820～860℃保溫0.5～1.5 h，降溫至250～300℃后，取出鋼材，冷卻到室溫。

本發(fā)明將低碳鋼或低碳合金鋼材置入埋入四周裝有固體滲碳劑的滲碳箱內(nèi)加熱到1000～1020℃的高溫奧氏體狀態(tài)，使活性碳原子滲入工件的表面，從而獲得高碳的滲層組織，提高表面硬度及耐磨性，增強(qiáng)工件的疲勞強(qiáng)度，心部則具有足夠的韌性和塑性，以滿足工件工作過程的需要。木材切割刀具經(jīng)過固體滲碳處理后，其硬度和耐磨性能有所提升，從而提高了企業(yè)的工作效率和節(jié)省成本。

優(yōu)選地，所述工具鋼的材料的化學(xué)式為：5Cr5MoWSi。

優(yōu)選地，所述工具鋼的成分包括以下重量百分比的原料：C為0.13%～0.18%、Mo為1.115%～1.165%、Si為0.175%～1.11%、Cr為4.175%～5.15%、Mn為0.12%～0.15%、W為1.1%～1.15%、P≤0.103%、S≤0.103%，余量為Fe。

更優(yōu)選地，C的重量百分比為0.15%～0.16%。