[发明专利]刀片用工具钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工具钢材料领域，特别涉及一种刀片用工具钢材料及其制备方法。

背景技术

公开号为CN103131957A的中国专利公开了一种绿篱机刀片用工具钢材料及其制备方法。钒、钴、钼元素能够提高强度并具有一定韧性，铜和铝能够提高韧性。该工具钢材料通过增强钒、钴、钼元素以及铜、铝同钨、铬、钛元素的结合而减少析出，并通过稀土元素增加各元素的组合及增加合金中组织结构的均匀度。

但是，在实际使用过程中，绿篱机的刀片需要经常切割灌木丛。而在切割过程中，绿篱机的刀片需要时常与灌木丛进行摩擦，因此对于绿篱机的耐摩擦性能有较高的要求，而该绿篱机刀片用工具钢材料无法满足对于耐摩擦性能的要求，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的耐摩擦性能的刀片用工具钢材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种刀片用工具钢材料，包括如下重量份数的组分：80.89-83.92份的铁、0.75-1.5份的碳、0.25-0.3份的硅、1.5-1.8份的锰、7.4-7.8份的铬、0.35-0.5份的镍、0.2-0.35份的钼、0.1-0.15份的钛、0.02-0.05份的钒、4.3-4.7份的钨、0.8-1.0份的铝。

通过采用上述技术方案，硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。锰能够提高钢的韧性，具有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。铬能够显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，也能够提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。镍能够提高钢的强度，又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在在高温下有防锈和耐热能力。钼能够使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能。在高温时保持合金具有足够的强度和抗蠕变能力。钛能够使合金的内部组织致密，细化晶粒，降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性，在高温高压下可提高合金抗氢腐蚀能力。钨的熔点高，比重大，能够与碳形成具有硬度高和耐磨性强的碳化钨，显著提高合金红硬性和热强性。铝可细化晶粒，提高冲击韧性。铝、铬和硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀能力。

本发明进一步设置为：按照重量份，还包括0.06-0.07份稀土元素。

通过采用上述技术方案，稀土元素微小的固态质点提供异质晶核，或在结晶界面上偏聚，阻碍晶胞长大，为钢晶粒细化提供较好地热力学条件，细化钢凝固组织，从而改善钢的性能。同时，由于稀土金属的原子半径同工业金属的原子半径差异较大，因此稀土金属在铁液中的固溶度很小，很难形成固溶体，合金化作用极差。但是，在稀土合金钢中，由于稀土主要偏聚于晶界，引起晶界的结构、化学成分和性能的变化，并影响其他元素的扩散和新相形核与长大，从而导致钢的组织与性能发生变化。

本发明进一步设置为：所述稀土元素包括铯和钇，按照重量比，所述铯∶钇＝1∶1。

通过采用上述技术方案，铯和钇能够细化晶粒，增强合金的屈服强度、抗拉强度，且对于抗拉强度的增强作用大于对屈服强度的增强作用。

本发明进一步设置为：按照重量份，还包括0.3-0.8份的氮。

通过采用上述技术方案，氮能部分用于铁中，有固溶强化和提高淬透性的作用，但不显著。由于氮化物在晶界上析出，能提高晶界高温强度，增加钢的蠕变强度。与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用。对钢抗腐蚀性能不显著，但钢的表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性，也显著改善抗腐蚀性。在低碳钢中残留氮会导致时效脆性。

本发明进一步设置为：按照重量份，还包括0.05-0.09份的铌。

通过采用上述技术方案，铌在合金中能够形成铌碳化合物。相比于其他合金碳化物，具有更高的硬度以及更大的Me/C比，从而使得铌碳化合物在对合金耐磨性的提升具有更为显著的效果。同时，铌能够细化晶粒尺寸，从而增强其他合金元素对合金淬透性的影响。

本发明另一发明目的在于提供一种刀片用工具钢材料的制备方法，包括如下制备步骤：

Step1：按照重量份，称取80.89-83.92份的铁、0.75-1.5份的碳、0.25-0.3份的硅、1.5-1.8份的锰、7.4-7.8份的铬、0.35-0.5份的镍、0.2-0.35份的钼、0.1-0.15份的钛、0.02-0.05份的钒、4.3-4.7份的钨、0.8-1.0份的铝、0.06-0.07份稀土元素、0.05-0.09份的铌；