[發明專利]一種剪切刀片用自硬化鐵基材料及剪切刀片的制備方法

在審

• 申請號: 202010905801.8
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112210715A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 時勝利;蔣百鈴;王子逾;閆芳園
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;B23D35/00;C21D9/18;C22C33/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種剪切刀片用自硬化鐵基材料，按質量百分比由以下原料組分組成：C含量為3.0％～4.0％、Si含量為2.0％～3.5％、Mn含量為0.1％～0.6％、P含量不超過0.06％、S含量不超過0.02％、Re含量不超過0.05％、Mg含量不超過0.04％，余量為Fe。本發明自硬化鐵基材料解決了現有碳鋼和合金鋼刀片由于碳層和硬化層的移動或損耗而喪失耐磨性和抗疲勞強度的問題。本發明方法工藝簡單，大幅度降低了材料的制造和加工成本，有很好的實用價值。

技術領域

本發明屬于剪切刀具材料技術領域，具體涉及一種剪切刀片用自硬化鐵基材料，本發明還涉及采用自硬化鐵基材料制備剪切刀片的方法。

背景技術

我國是全球第一大廢鋼產生及消費國，隨著鋼鐵行業的蓬勃發展，自產廢鋼不能滿足生產用量需求，回收廢鋼的用量逐年遞增。回收廢鋼的主要來源為加工廢鋼和折舊廢鋼，其中折舊廢鋼是回收廢鋼的最大來源，也是回收難度最大的一種。

廢鋼入場后大部分需要用液壓剪床(鱷魚剪、龍門剪和箱式剪等)或聯合沖剪機進行截短加工。廢鋼中板料厚薄不均，形狀不規則，常附著有少量水泥沙石，尤其是廢鋼中的棒料，多數是建筑報廢的的螺紋鋼，其中不乏黑作坊用地條鋼軋制的無牌號雜牌鋼筋，性脆、硬度高。鱷魚剪、聯合沖剪機對其進行截短加工時，工況十分惡劣。用T10鋼加工并經熱處理的剪切刀片磨損快，容易卷刃、變形，甚至發生崩口，嚴重制約著生產成本和生產周期。因此，發展高強、耐磨-自硬化鐵基材料至關重要。

由于水平連鑄獨特的成型工藝，熔融態金屬液是在水冷結晶器內冷卻凝固，冷卻速度高，形核能力強，使得型材組織致密、晶粒細小，石墨球數多，球化率高，可以加速等溫淬火第一階段反應，少用甚至不用合金元素，有利于得到完全的高碳、室溫時熱力學及力學性能均穩定的100％奧鐵體組織(高碳奧氏體+針狀鐵素體的混合物組織)，組織更加細密，提高沖擊韌性和強度。使用中由于沖擊應力作用，工件表面層中的高碳奧氏體會由于接觸應力引發相變，高碳奧氏體轉變為馬氏體，因而硬度提高，耐磨性增加，并且耐磨的表層磨掉后，新的耐磨層同時產生，形成自增強循環，同時內部仍然保持足夠的韌性。但在受沖擊重載荷的惡劣工況條件下，經表面處理的碳鋼和合金鋼，會因碳層或硬化層的移動或損耗而喪失耐磨性和抗疲勞強度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種剪切刀片用自硬化鐵基材料，解決了現有碳鋼和合金鋼刀片由于碳層和硬化層的移動或損耗而喪失耐磨性和抗疲勞強度的問題。

本發明的另一目的在于提供一種采用自硬化鐵基材料制備剪切刀片的方法。

本發明所采用的第一種技術方案是，一種剪切刀片用自硬化鐵基材料，按質量百分比由以下原料組分組成：C含量為3.0％～4.0％、Si含量為2.0％～3.5％、Mn含量為0.1％～0.6％、P含量不超過0.06％、S含量不超過0.02％、Re含量不超過0.05％、Mg含量不超過0.04％，余量為Fe。

本發明所采用的第二種技術方案是，一種采用自硬化鐵基材料制備剪切刀片的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，質量百分比分別按照C含量為3.0％～4.0％、Si含量為2.0％～3.5％、Mn含量為0.1％～0.6％、P含量不超過0.06％、S含量不超過0.02％、Re含量為0.01％～0.10％、Mg含量為0.01％～0.10％，余量為Fe，進行配比；

步驟2，將步驟1配比好的原料放入感應爐中進行熔煉，得到熔融態金屬液；

步驟3，將步驟2得到的熔融態金屬轉入提前加入球化劑和孕育劑的轉運包中進行球化和孕育，得到合格熔融態液體；

步驟4，將步驟3得到的合格熔融態液體注入預熱的水平連鑄保溫爐中，通過結晶器激冷，將熔融態液體表層冷卻凝固，由牽引機水平拉出成形坯料，經切割機和壓斷機進行定尺切割，得到水平連鑄刀片坯料；