一种基于复合轧制耐磨刀具材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于复合轧制耐磨刀具材料及其制备工艺，耐磨刀具材料由三层单金属材料按照硬度依次降低的叠放顺序进行轧制而成；制备工艺包括选材、表面预处理、组坯、焊坯、抽真空、轧制复合坯、强化热处理的工艺步骤，选材选用不同硬度的三层单金属材料为原料；组坯按照硬度依次降低的三层单金属材料的叠放顺序进行合坯获得金属层复合材料；本发明专利技术的基于复合轧制耐磨刀具材料可以同时满足高强度、高韧性、高耐磨性等的要求，且其具有自磨刃功能；复合轧制工艺最大限度地降低了生产成本，同时提高了金属材料的利用率。

A composite rolling wear-resistant tool material and its preparation technology

The invention relates to a composite rolling wear of tool material and its preparation process based on wear-resistant tool material consists of three layers of single metal materials according to hardness decreasing rolling and stacking order; the preparation process including material, surface pretreatment, assembly, welding, vacuum pumping, billet rolling composite billet, strengthening heat treatment the process steps, the selection of three single layer metal materials of different hardness as raw material; the blank according to hardness decreasing three single layer metal material stacking order of billet obtained metal layer composite materials; the composite rolling wear resistant tool materials can be satisfied at the same time based on high strength and high toughness and high wear resistance other requirements, and it has the function of self sharpening; composite rolling process to minimize the production cost, and improve the utilization of metal materials.

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合轧制耐磨刀具材料及其制备工艺
本专利技术属于复合材料制备
，尤其涉及一种基于复合轧制耐磨刀具材料及其制备工艺。
技术介绍
目前农用机械的关键部位都离不开刀具，如耕作中常用的犁铧，锄草时的割草机，秋收时的收割机等等，但农用刀具在长时间使用过程中容易损坏，使农用机械的工作效率降低，进而影响整个农业的发展。目前国内外的农用刀具仍以单金属材料为主，国内的刀具普遍存在硬度、耐磨性不高、使用寿命较短的问题，常因为磨损严重而完全不能继续使用；而进口的刀具在国内使用时由于耕地内石块、金属等杂物较多，刀具本身性脆，多发生打刀现象而影响使用。每次更换刀具既费时又费力，严重影响工作效率。与单金属材料相比，复合材料同时具备基层和覆层材料的最佳性能，可以同时满足高强度、高韧性、高耐磨性等的要求，节约生产成本的同时，各金属材料的利用率显著提高。因此，制备耐磨刀具的复合材料意义重大。传统制备复合材料的工艺方法一般由粉体制备、成形、烧结等部分组成，这些工艺流程不仅对生产设备和环境的要求非常严格，而且生产成本高、效率低，污染问题也十分严重。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于复合轧制耐磨刀具材料及其制备工艺，制备的复合刀具材料具有强韧性、高耐磨性，且其具有自磨刃功能，可以有效克服上述现有技术存在的缺点。本专利技术是通过如下技术方案实现的，本专利技术一方面提供一种基于复合轧制耐磨刀具材料，所述耐磨刀具材料由三层单金属材料按照硬度依次降低的叠放顺序进行轧制而成。作为优选，所述三层单金属材料选取GCr15、Q420和IF三种不同硬度的钢，硬度值依次降低。本专利技术的另一方面提供一种基于复合轧制耐磨刀具材料的制备工艺，包括以下工艺步骤：1)选材：选材选用不同硬度的三层单金属材料为原料；确定所需三层金属原料的材质及规格尺寸，并最终确定复合坯尺寸和轧制尺寸；2)表面预处理：将选用的三层金属材料裁剪或切割后在待复合面进行打磨；去除待复合金属表面的氧化层、油脂等影响复合的有害物质，使其露出新鲜金属，打磨过程可采用手工或机械方式进行；3)组坯：按照硬度依次降低的三层单金属材料的叠放顺序进行合坯；4)焊坯：将三层单金属材料进行叠合后，将其结合面的四条边进行焊合；防止加热时复合界面被氧化；5)抽真空：焊接完成后成复合坯，对复合坯结合面之间进行抽真空；6)轧制复合坯：对复合坯进行随炉的加热工艺，然后采用热轧机进行轧制，最后采用六道次的轧制规程进行轧制；7)强化热处理：采用高频淬火和低温回火对复合材料进行强化处理。使其获得所需的力学性能。耐磨刀具材料由不同硬度的三层单金属材料复合轧制而成，随着日常刀具的使用，硬度较低的金属层由于耐磨性相对较弱而被逐渐磨损脱落，周而复始，不同的磨损程度导致刀具刃部越磨越锋利，达到自磨刃的效果。作为优选，在所述组坯前需对所有金属层的待复合面进行清理，然后进行烘干处理。清除待复合面残留的粉尘、油污以及氧化层等污物。作为优选，所述抽真空的具体步骤为：在复合坯轧制方向的两个对角处进行钻孔，预留真空抽气管，采用抽真空设备对复合坯结合面之间进行抽真空，最后对复合坯进行封堵、密封。作为优选，所述轧制复合坯时将复合坯放入电阻式加热炉中加热至1250℃，保温90分钟。作为优选，所述轧制复合坯时采用550热轧机组进行轧制，最大轧制压力不超过4000kN。作为优选，所述轧制复合坯时六道次的轧制规程中压下率分别为29％，30％，29％，31％，22％，17％，总压下率为85％。作为优选，所述轧制复合坯时六道次的轧制规程中轧制速率为1.5m/s。本专利技术相对现有技术具有以下有益效果：与传统生产复合材料的方法相比较，复合轧制可以进行连续生产，产品尺寸精确，各组元的厚度均匀，性能稳定；热轧复合坯料的几何尺寸可以根据个性化量身定做，从而最大限度地提高材料的利用率减少多余库存损失，生产成本低、效率高，且适于复合轧制的金属非常多，易于实现规模工业化生产；复合轧制工艺无黑烟、噪音和振动的危害，属于清洁、环保技术。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步描述。本实施例涉及一种轧制GCr15/Q420/IF复合坯料及其制备工艺。根据耐磨刀具的规格尺寸，设计选用GCr15原料厚度为6mm，Q420原料厚度为11.7mm，IF原料厚度为17.5mm，复合坯厚度为35.2mm，轧制目标厚度为5mm。其中复合坯所用三种钢的具体成分参见表1。表1CMnSiPSCrVAlGCr150.9560.2930.2400.0140.00381.450.00520.0018Q4200.0511.900.3210.00990.00600.3730.0060.025IF0.00410.1300.00450.00950.00680.120.00250.0465将合格的金属层原料裁剪或切割后，采用丙酮来去除表面的油污并吹干，再用磨床消除钢板表面的氧化铁皮，直至露出新鲜金属，然后进行烘干处理，最后按照GCr15-Q420-IF的叠放顺序进行合坯。将三层金属层进行叠合并夹紧，四周打45°角坡口，然后将其结合面的四条边进行焊合，防止加热时复合界面氧化。为了保证焊接过程中和焊接后焊缝不开裂，焊接时其熔深要求和焊缝宽度不宜过低。焊接完成后，在复合坯轧制方向的两个对角处进行钻孔，预留真空抽气管，采用抽真空设备对复合坯结合面之间进行抽真空，最后对复合坯进行封堵、密封。将复合坯放入电阻式加热炉中加热至1250℃，保温90分钟，然后采用550热轧机组进行轧制，最大轧制压力不超过4000kN，采用六道次的轧制规程，六道次压下率分别为29％，30％，29％，31％，22％，17％，总压下率为85％，轧制速率为1.5m/s。按照工艺流程轧制完成后，采用高频淬火和低温回火对复合坯料进行强化处理，使获得所需的力学性能。本次复合轧制制备的材料，选用的单金属原料分别为GCr15，Q420，IF，但是本专利技术不仅仅局限于本次制备的复合坯尺寸，可以根据实际需要进行调整，选择其他合适的材料和尺寸，满足不同的需求。当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本专利技术未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本专利技术的技术方案并非是对本专利技术的限制，参照优选的实施方式对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本
的普通技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本专利技术的宗旨，也应属于本专利技术的权利要求保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复合轧制耐磨刀具材料，其特征在于：所述耐磨刀具材料由三层单金属材料按照硬度依次降低的叠放顺序进行轧制而成。

【技术特征摘要】
1.一种基于复合轧制耐磨刀具材料，其特征在于：所述耐磨刀具材料由三层单金属材料按照硬度依次降低的叠放顺序进行轧制而成。2.根据权利要求1所述的一种基于复合轧制耐磨刀具材料，其特征在于：所述三层单金属材料选取GCr15、Q420和IF三种不同硬度的钢，硬度值依次降低。3.根据权利要求1所述的一种基于复合轧制耐磨刀具材料的制备工艺，包括以下工艺步骤：1)选材；2)表面预处理；3)组坯；4)焊坯；5)抽真空；6)轧制复合坯；7)强化热处理；其特征在于：选材选用不同硬度的三层单金属材料为原料；组坯按照硬度依次降低的三层单金属材料的叠放顺序进行合坯。4.根据权利要求3所述的一种基于复合轧制耐磨刀具材料的制备工艺，其特征在于：所述轧制复合坯时对抽真空后得到的复合坯进行随炉的加热工艺，然后采用热轧机进行轧制，最后采用六道次的轧制规程进行轧制。5.根据权利要求3所述的一种基于复合轧制耐磨刀具材料的制备工艺，其特征在于：在所述组坯前需对所有金属层的待复合面进行清理，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：许令峰，梁晓彤，李承鹏，宋月鹏，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37