一种低碳高钨合金钢及低碳高钨合金钢本体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低碳高钨合金钢及低碳高钨合金钢本体的制备方法，涉及低碳高钨合金钢本体技术领域，所述低碳高钨合金钢本体包括：低碳高钨合金钢本体，所述低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层。本发明专利技术可以通过碳化钨增强层有效增加低碳高钨合金钢本体的表面复合厚度，提高了低碳高钨合金钢本体的耐磨性能和韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低碳高钨合金钢本体
，特别涉及一种低碳高钨合金钢及低碳高钨合金钢本体的制备方法。
技术介绍
低碳高钨合金钢本体作为最重要的耐热合金钢和高速工具钢之一，其具有高硬度、高耐磨性和高耐热性等优点，在刀具、冶金等行业领域应用广泛。但是，低碳高钨合金钢本体的强度随着尺寸的变大而下降明显，直接影响其使用寿命，限制了应用范围。为了克服上述缺陷，通常采用碳化钨增强钢铁基复合材料来代替低碳高钨合金钢本体，但现有的碳化钨增强钢铁基复合材料的增强形式以颗粒增强为主，制备方法以液态铸渗法、粉末冶金法为主，这些方法具有成本低、可以实现大规模工业化生产和零件形状不受限制等优点。但是碳化钨增强钢铁基复合材料的制备过程存在如下突出问题：1）传统铸渗工艺只能对工件进行局部复合或表面复合；2）粉末冶金工艺中，大量使用粘接剂粘接或固定合金粉末，导致复合材料内存在大量气孔、夹渣等缺陷；3）复合过程仅对外加硬质颗粒间的间隙进行铸渗或烧结，硬质颗粒与钢基体间为非冶金结合，结合力很弱，颗粒容易脱落；4）传统铸渗工艺和粉末冶金工艺只能实现弥散分布颗粒增强钢铁基复合材料的制备，不能获得其它更优的增强体分布方式，且对碳化钨颗粒尺寸和分布方式不可控。综上可知，现有技术中的碳化钨增强钢铁基复合材料具有复合能力差、碳化钨颗粒容易脱落和碳化钨颗粒尺寸和分布方式不可控等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种低碳高钨合金钢及低碳高钨合金钢本体的制备方法，其解决了现有复合材料的复合能力差、碳化钨颗粒容易脱落和碳化钨颗粒尺寸和分布方式不可控等问题。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：本专利技术的一种低碳高钨合金钢，包括：低碳高钨合金钢本体，所述低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层。其中，低碳高钨合金钢本体可以为xW18Cr4V、xW14Cr4VMn、xW9Mo3Cr4V等碳的质量分数小于0.5%、钨含量在6%～18%的钨系耐热合金钢。进一步，相邻两个所述凹陷管状体之间的间距为25μm～1000μm，所述凹陷管状体的管径为10μm～40μm，所述凹陷管状体的深度为小于等于20μm。进一步，所述碳化钨增强层的厚度为5μm～15μm，所述碳化钨增强层由均匀分布在所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体内表面上的碳化钨颗粒组成，所述碳化钨颗粒的粒径为0.5μm～3.0μm，所述碳化钨颗粒的体积分数为70%～95%。本专利技术的一种低碳高钨合金钢具有以下有益效果：本专利技术提供了一种低碳高钨合金钢，包括低碳高钨合金钢本体，低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且低碳高钨合金钢本体表面和凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层，这样，可以通过碳化钨增强层有效增加低碳高钨合金钢本体的表面复合厚度，提高了低碳高钨合金钢本体的耐磨性能和耐热性能。本专利技术的一种低碳高钨合金钢的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将低碳高钨合金钢本体的表面进行处理；步骤2：采用激光打孔机对表面处理后的低碳高钨合金钢本体进行打孔，并对打孔后的低碳高钨合金钢本体依次进行酸洗、水洗至中性、超声波清洗，得到具有凹陷管状体的低碳高钨合金钢本体；步骤3：将具有凹陷管状体的低碳高钨合金钢本体放置在真空渗碳炉中在预设温度下进行渗碳，并按照预设时间进行保温，得到具有碳化钨层的低碳高钨合金钢本体；步骤4：将具有碳化钨层的低碳高钨合金钢本体依次进行加热淬火和回火处理，得到具有碳化钨增强层的低碳高钨合金钢。进一步，所述步骤1的将低碳高钨合金钢本体的表面进行处理具体包括：将所述低碳高钨合金钢本体的表面采用丙酮清洗。进一步，所述步骤2中采用激光打孔机对表面处理后的低碳高钨合金钢本体进行打孔具体包括：在真空条件或惰性气体保护下，采用激光打孔机对表面处理后的低碳高钨合金钢本体进行打孔。进一步，所述步骤2中酸洗采用的液体包括体积浓度为300 ml/L的盐酸，或者，体积浓度为60ml/L的磷酸，或者，体积浓度为120ml/L的双氧水，或者，体积浓度为300ml/L的氢氟酸，或者，体积浓度为200ml/L的硫酸；所述超声波清洗具体包括：采用乙醇或丙酮进行超声波清洗。进一步，所述步骤3的真空渗碳炉中碳的质量分数为0.9%～1.0%，所述真空渗碳炉内的真空度小于等于1×104 Pa，所述预设温度为920℃～940℃，所述预设时间为10min～35min，所述具有凹陷管状体的低碳高钨合金钢本体的单位面积内渗碳的质量分数小于等于0.5%。进一步，所述步骤4中加热淬火的温度为780℃～820℃，回火的温度为300℃～420℃。本专利技术的一种低碳高钨合金钢的制备方法具有以下有益效果：本专利技术提供了一种低碳高钨合金钢的制备方法，首先，在真空条件或惰性气体保护下，采用激光打孔机在低碳高钨合金钢本体的表面形成若干个凹陷管状体，且可对凹陷管状体之间的间距、凹陷管状体的深度和管径进行调整；然后，将低碳高钨合金钢本体在预设温度和预设时间下进行渗碳和保温，使得钨原子和碳原子在固态温度下反应生成碳化钨，并可以根据打好的凹陷管状体限制碳化钨的扩散，实现了低碳高钨合金钢本体上碳化钨增加层的制备，其可以有效增加低碳高钨合金钢本体的表面复合厚度，提高了低碳高钨合金钢本体的耐磨性能和综合使用性能；且本专利技术中的碳化钨颗粒与低碳高钨合金钢本体间为冶金结合，结合牢固，碳化钨颗粒不易脱落；同时，可通过控制渗碳预设时间和预设温度、激光打孔参数的调节来控制碳化钨增强层的颗粒体积分数、分布和形态，解决了现有复合材料的复合能力差、碳化钨颗粒容易脱落和碳化钨颗粒尺寸和分布方式不可控等问题，提高了低碳高钨合金钢的整体力学性能和耐热、耐磨性能，且制备方法简单，易于实施。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1为本专利技术的一种低碳高钨合金钢的结构示意图；图2为本专利技术的一种低碳高钨合金钢的制备工艺流程图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术进行详细说明，如图1和图2所示：本实施例的一种低碳高钨合金钢包括：低碳高钨合金钢本体，所述低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层。本实施例中，相邻两个所述凹陷管状体之间的间距为25μm～1000μm，所述凹陷管状体的管径为10μm～40μm，所述凹陷管状体的深度为小于等于20μm。本实施例中，所述碳化钨增强层的厚度为5μm～15μm，所述碳化钨增强层由均匀分布在所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体内表面上的碳化钨颗粒组成，所述碳化钨颗粒的粒径为0.5μm～3.0μm，所述碳化钨颗粒的体积分数为70%～95%。本实施例中，低碳高钨合金钢本体的基本组织为珠光体、索氏体、贝氏体、马氏体、奥氏体和铁素体中的任意一种或几种。本专利技术提供了一种低碳高钨合金钢，包括低碳高钨合金钢本体，低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且低碳高钨合金钢本体表面和凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层，这样，可以通过碳化钨增强层有效增加低碳高钨合金钢本体的表面复合厚度，提高了低碳高钨合金钢本体的耐磨性能和耐热性能。本专利技术的一种低碳高钨合金钢的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将低碳高钨合金钢本体的表面进行处理。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低碳高钨合金钢，其特征在于：包括：低碳高钨合金钢本体，所述低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层。

【技术特征摘要】
1.一种低碳高钨合金钢，其特征在于：包括：低碳高钨合金钢本体，所述低碳高钨合金钢本体表面设有多个凹陷管状体，且所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体的内表面均设有碳化钨增强层。2.根据权利要求1所述的一种低碳高钨合金钢，其特征在于: 相邻两个所述凹陷管状体之间的间距为25μm～1000μm，所述凹陷管状体的管径为10μm～40μm，所述凹陷管状体的深度为小于等于20μm。3.根据权利要求2所述的一种低碳高钨合金钢，其特征在于：所述碳化钨增强层的厚度为5μm～15μm，所述碳化钨增强层由均匀分布在所述低碳高钨合金钢本体表面和所述凹陷管状体内表面上的碳化钨颗粒组成，所述碳化钨颗粒的粒径为0.5μm～3.0μm，所述碳化钨颗粒的体积分数为70%～95%。4.一种低碳高钨合金钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将低碳高钨合金钢本体的表面进行处理；步骤2：采用激光打孔机对表面处理后的低碳高钨合金钢本体进行打孔，并对打孔后的低碳高钨合金钢本体依次进行酸洗、水洗至中性、超声波清洗，得到具有凹陷管状体的低碳高钨合金钢本体；步骤3：将具有凹陷管状体的低碳高钨合金钢本体放置在真空渗碳炉中在预设温度下进行渗碳，并按照预设时间进行保温，得到具有碳化钨层的低碳高钨合金钢本体；步骤4：将具有碳化钨层的低碳高钨合金钢本体依次进行加热淬火和回火处理，得到具有碳化钨增强层的低碳高钨合金钢。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟黎声，张曦，许云华，燕映霖，赵梓源，赵娜娜，蔡小龙，陈利萍，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61