工具材料的再生方法及工具材料技术

本发明专利技术提供一种在高速工具钢基材的任意区域形成适当的堆焊层来进行修补的工具材料的再生方法及通过该再生方法制造出的工具材料，尤其提供一种即使是具有急冷凝固组织的高速工具钢基材也能够形成适当的堆焊层而不会产生剥离或裂纹等的工具材料的再生方法。为了解决上述课题，本发明专利技术提供一种工具材料的再生方法，其特征在于，具有：热处理工序，以超过700℃且低于825℃的温度对高速工具钢基材进行热处理；及修补堆焊工序，在实施了热处理后的高速工具钢基材的表面上形成修补堆焊层。热处理温度优选设为超过775℃且低于825℃，高速工具钢基材优选为高速工具钢激光堆焊层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】工具材料的再生方法及工具材料
本专利技术涉及一种在高速工具钢基材的任意区域形成修补堆焊层的工具材料的再生方法及通过该再生方法制造出的工具材料。
技术介绍
以往，作为表面处理技术之一，已知有在金属基材的表面堆焊与该金属基材不同的高硬度材料，从而提高最表面的耐磨损性等的技术。在利用该技术时，即使使用高硬度材料形成的表面的堆焊层被磨损，基材也能够保持原来的形状，因此通过对该基材再次进行相同的堆焊，能够实现反复使用。例如，在专利文献1(日本特开2013-176778号公报)中，作为进行堆焊的方法，公开了利用激光在金属基材表面形成高硬度的堆焊层的激光熔覆(lasercladding)法。在此，作为用于堆焊的代表性的高硬度材料，可以举出在金属部件的高速切削等中使用的高速工具钢。例如，在专利文献2(日本特开2016-155155号公报)中公开了利用激光熔覆法在金属基材的表面堆焊多层高速工具钢的技术，所形成的堆焊层获得了与HIP(热等静压法)材料同等以上的硬度及耐磨损性。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-176778号公报专利文献2：日本特开2016-155155号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题如果能够利用上述激光熔覆法仅在金属基材的例如产生了龟裂或缺损等的区域形成适当的堆焊层，则能够成为极有效率且廉价的修补方法。而且，只要能够确立针对通过激光熔覆形成的激光堆焊层的修补方法，则能够构筑包含从工具材料的制造至再生利用为止的新商业模式。例如，如果能够在廉价的钢材表面形成适当的激光堆焊层后作为工具材料从而降低材料成本并且能够仅对激光堆焊层的破损区域进行修补，则仅花费该修补所需的成本就能够继续使用。然而，作为工具材料而通用的高速工具钢具有高硬度和优异的耐磨损性等，但作为该特性的权衡取舍，本质上其韧性会下降。其结果，在金属基材为高速工具钢时，再生修补后的堆焊层从金属基材的热影响部剥离的现象成为大问题。尤其，在高速工具钢基材具有急冷凝固组织时，析出碳化物会在母材晶界处偏析，这会导致韧性的下降变得更加显著，因此形成堆焊层来进行修补是极其困难的。鉴于上述现有技术中存在的问题点，本专利技术的目的是提供一种在高速工具钢基材的任意区域形成适当的堆焊层来进行修补的工具材料的再生方法及通过该方法制造出的工具材料。并且，尤其提供一种即使是具有急冷凝固组织的高速工具钢堆焊材也能够形成适当的修补堆焊层而不会产生剥离和裂纹等的工具材料的再生方法。用于解决技术课题的手段本专利技术人等为了实现上述目的，针对高速工具钢基材的堆焊层的形成方法反复进行了苦心研究，其结果发现，对高速工具钢基材实施适当的温度范围下的热处理等是极其有效的，由此完成了本专利技术。即，本专利技术提供一种工具材料的再生方法，其特征在于，具有：热处理工序，以超过700℃且低于825℃的温度对高速工具钢基材进行热处理；及修补堆焊工序，在实施了所述热处理后的所述高速工具钢基材的表面上形成修补堆焊层。要形成修补堆焊层的高速工具钢基材的组织及机械性能各式各样，但是，通过以超过700℃且低于825℃的温度实施热处理，能够赋予可承受修补堆焊工序的韧性等。更具体而言，只要能够适当地软化高速工具钢基材的要形成修补堆焊层的区域，就能够抑制在修补堆焊工序中产生剥离或裂纹等。对此，本专利技术人等反复进行苦心研究的结果发现，要想有效地软化高速工具钢基材，存在适当的热处理温度范围，而该温度范围就是超过700℃且低于825℃。软化在该温度范围下得到促进的理由虽不是十分明确，但可以认为，通过将热处理温度设为超过700℃且低于825℃，母材不会产生铁素体相变，固溶于母材中的碳与合金元素会以碳化物的形式析出并凝聚而成为一定的大小，使得原本有助于固溶强化的碳和合金元素的量降低，因此位错的移动变得容易导致硬度下降。并且，使高速工具钢基材软化的更有效的温度范围为超过775℃且低于825℃。只要无损本专利技术的效果，修补堆焊工序中的堆焊方法并不受特别限定，可以使用以往公知的各种堆焊方法。例如，可以利用激光熔覆或等离子电弧焊等，但是，优选使用激光熔覆。通过使用激光熔覆，能够仅在所希望的区域准确地形成堆焊层。并且，通过使用激光熔覆，能够抑制对高速工具钢基材的热量输入，而且还能够抑制堆焊层与高速工具钢基材之间的稀释。并且，在本专利技术的工具材料的再生方法中，所述高速工具钢基材优选为高速工具钢激光堆焊层。由于高速工具钢激光堆焊层在形成工艺中急冷，因此成为析出碳化物在母材晶界处偏析的典型的急冷凝固组织，但是，通过利用本专利技术的工具材料的再生方法，在该高速工具钢激光堆焊层的表面也能够形成良好的修补堆焊层。并且，通过对高速工具钢激光堆焊层进行修补，能够再生使用将价格昂贵且稀少的原料的使用量降到最低的工具材料。通过激光熔覆法形成的高速工具钢激光堆焊层的金属组织成为急冷凝固组织，碳化钨、碳化铬、碳化钒及碳化钼等析出碳化物在母材晶界处呈网状偏析。该析出碳化物的偏析会使堆焊层的弯曲应力、韧性及耐冲击性等下降，但是，尤其通过以超过775℃且低于825℃的温度范围实施热处理，能够使析出碳化物球状化，并且能够使网状分布分裂。在对通过激光熔覆法形成的堆焊层进行再生修补时，若对该堆焊层实施激光熔覆，则会从热影响部开始产生剥离。相对于此，在本专利技术的工具材料的再生方法中，通过热处理工序，堆焊层的析出碳化物的偏析得到改善而且硬度适度下降，因此，即使以再生修补为目的而形成堆焊层也能够有效地抑制剥离。并且，在本专利技术的工具材料的再生方法中，所述热处理的保持时间优选设为30分钟以上。通过将热处理的保持时间设为30分钟以上，能够使呈网状偏析的析出碳化物充分分裂，并且能够使高速工具钢基材的硬度降低至500HV以下。其结果，能够改善高速工具钢基材的韧性及耐冲击性等，能够抑制再生修补时产生剥离。另外，高速工具钢基材的更优选硬度为400HV以下，更优选保持时间为一个小时以上，最优选保持时间为三个小时以上。并且，在本专利技术的工具材料的再生方法中，优选利用激光照射来实施所述热处理。通过在热处理中利用激光照射，无需另外准备热处理炉等设备，可以使用激光熔覆用的激光照射装置。并且，能够仅对所希望的区域实施热处理，从而能够减少热处理所需的能量消耗量。而且，能够容易控制激光照射位置，因而对轧辊等大型部件也能够容易实施热处理。而且，在本专利技术的工具材料的再生方法中，优选所述高速工具钢基材的组成与所述修补堆焊层的组成大致相同。通过使高速工具钢基材的组成与形成于该高速工具钢基材的表面上的修补堆焊层的组成大致相同，能够抑制稀释引起的材料特性的下降。并且，在高速工具钢基材为高速工具钢激光堆焊层时，基本上可以将堆焊时使用的条件直接沿用于修补堆焊的条件，而且无需进行伴随原料粉末的更换所进行的作业。并且，本专利技术还提供一种工具材料，其特征在于，在高速工具钢基材的至少一部分上形成有修补堆焊层，在所述修补堆焊层与所述高速工具钢基材之间的接合界面附近，所述高速工具钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工具材料的再生方法，其特征在于，具有：/n热处理工序，以超过700℃且低于825℃的温度对高速工具钢基材进行热处理；及/n修补堆焊工序，在实施了所述热处理后的所述高速工具钢基材的表面上形成修补堆焊层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180207 JP 2018-0203041.一种工具材料的再生方法，其特征在于，具有：
热处理工序，以超过700℃且低于825℃的温度对高速工具钢基材进行热处理；及
修补堆焊工序，在实施了所述热处理后的所述高速工具钢基材的表面上形成修补堆焊层。


2.根据权利要求1所述的工具材料的再生方法，其特征在于，
所述热处理的温度设为超过775℃且低于825℃。


3.根据权利要求1或2所述的工具材料的再生方法，其特征在于，
所述高速工具钢基材为高速工具钢激光堆焊层。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的工具材料的再生方法，其特征在于，
所述热处理的保持时间设为30分钟以上。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的工具材料的再生方法，其特征在于，
通过所述热处理，使所述高速工具钢基材的硬度成为500HV以下。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的工具材料的再生方...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川毅，萨田寿隆，高桥和仁，横田知宏，吉田健太郎，中村纪夫，本泉佑，
申请(专利权)人：住友重机械精密铸锻株式会社，地方独立行政法人神奈川县立产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP