一种热缩式刀柄用不锈钢及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种热缩式刀柄用不锈钢及制备方法。所述不锈钢按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.5%‑0.6%；硅≤0.5%；锰7%‑8%；磷≤0.025%；硫≤0.01%；镍7%‑8%；铬9%‑10%；钼1.8%‑2%；钒1%‑1.5%；铜2.3%‑2.5%；铝0.9%‑1.35%；余量为铁。本发明专利技术提供的热缩式刀柄用不锈钢及制备方法，制得的不锈钢材料，属于热膨胀系数很大的特殊不锈钢，这种特殊钢能实现低温热装，还具备高刚性、高耐久性、高抗压性等性能，非常适合热缩式刀柄使用。

【技术实现步骤摘要】
一种热缩式刀柄用不锈钢及制备方法
本专利技术涉及一种不锈钢，具体涉及一种热缩式刀柄用不锈钢及制备方法。
技术介绍
高速加工是五大现代制造技术之一，是现代制造技术的一个重要组成部分和发展方向。高速工具系统是高速数控机床所需要的重要组成部件之一，是机床与刀具的连接部件，是刀具发挥切削作用的桥梁。随着科学技术的迅速发展，无论是军用还是民用的都对模具、工件的加工精度和加工效率都提出了更高度的要求。而高端车床是许多装备、设施的加工制造基础，在高端武器装备、航天航空等重大军事科研领域和汽车、家电、大型模具等民用领域，热装刀柄材料制造技术作为高端数控机床一部分都有着极为广泛的应用。热装刀柄对材料的要求极高。该材料需要极高的热膨胀系数高，可实现低温热装夹，热取出，需要具备同一刀柄即使进行2000次以上热装卸也没有发生精度退化的高耐久性。目前国内外高端数控机床均是采用热装刀柄，其安装难度、工件加工精度对比弹簧刀柄和液压刀柄有显著的提高，但是热装刀柄材料主要依赖于德国和日本进口，国内缺乏适用的材料而导致国内热装刀柄技术进步缓慢，而车床刀具和刀柄作为一种必需品，作为很多大型军事科学工程实验装置的一部分被广泛使用。例如被应用于国防工业中的国产大飞机制造、高端武器装备制造、航天工业、船舶等领域中的机械加工中。无论是实验装置、各类武器装备、还是各类大型机械设备，均会采用相关机床进行加工，而车刀刀柄作为必须使用的零部件是非常重要的。对于弹簧夹头式刀柄，其成本较低，但装夹精度也较低。因此一般用于精度要求不是太高的场合，例如粗加工或者半精加工。高精度弹簧夹头虽然也能应用在精加工场合。但在对精度要求越来越高的加工领域，工具系统的自身尺寸精度、装夹精度、重复安装精度以及系统自身的刚性、减震性等非常难以把控，安装复杂，操作难度很大，需要安装者具有丰富的安装、使用经验；并且，当模具有深型腔结构，弹簧夹头式刀柄对刀具的悬伸量要求较大时，刀具系统的刚度较低，会影响加工时模具的表面质量。刀柄的好坏会直接影响工件的加工精度和速度，刀柄在高速切削工具系统中的主要作用是将刀具连接并固定在主轴上，但在高速切削工具系统运作时，主轴也会因高速旋转而产生巨大的离心力。在这种离心力的作用下，刀柄与主轴会发生不同程度的膨胀，这就会使得刀柄与主轴之间存在缝隙，此时刀柄就会出现轴向移动的现象，从而影响切削加工的精准度与安全性。并且随着民用新技术进一步发展的需求，我国经济水平的不断提升，汽车、家电等领域逐步发展，对模具水平要求的逐步提高，开发新型热装刀柄材料来提高加工精度和加工效率是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热缩式刀柄用不锈钢及制备方法，本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种热缩式刀柄用不锈钢，按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.5％-0.6％；硅≤0.5％；锰7％-8％；磷≤0.025％；硫≤0.01％；镍7％-8％；铬9％-10％；钼1.8％-2％；钒1％-1.5％；铜2.3％-2.5％；铝0.9％-1.35％；余量为铁。进一步的，按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.52％-0.58％；硅0.4％-0.5％；锰7.2％-7.8％；磷0.013％-0.016％；硫0.003％-0.005％；镍7.4％-7.8％；铬9.2％-9.8％；钼1.85％-1.95％；钒1.2％-1.4％；铜2.35％-2.45％；铝1.1％-1.3％；余量为铁。进一步的，按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.55％；硅0.4％；锰7.6％；磷0.015％；硫0.004％；镍7.7％；铬9.5％；钼1.9％；钒1.3％；铜2.4％；铝1.2％；余量为铁。本专利技术提供的热缩式刀柄用不锈钢的制备方法，包括下述步骤：(1)按化学成份的质量百分比进行配料，配得原料；(2)感应真空脱气炉冶炼B1、将步骤(1)中配得的原料加入感应真空脱气炉进行熔化，同时进行造渣，避免钢液裸露；B2、在原料熔化的同时加入扩散脱氧剂；B3、当熔炼炉内温度升温至1500-1600℃，原料全熔成钢液后，取样全分析，并按权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份；B4、当取样全分析的结果达到权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份后，进行扒渣；B5、扒渣完成后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；B6、待铝线和J-Ca线喂线完成后，关闭熔炼炉进行抽真空，使钢液在真空度≤200Pa、温度为1550-1580℃进行真空处理15min以上；B7、钢液真空处理完成后进行破空处理，破空处理后取样全分析；验证B3中化学成份调整的准确性，如钢液中的化学成份与权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份不符，则再次调整至与权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份相符；B8、将钢液升温至1600-1620℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金进行终脱氧，终脱氧保证氧含量处于低含量；B9、终脱氧后出钢，出钢温度控制在1600-1620℃，出钢后通过钢锭模浇注法浇铸成电极棒，得到电渣重熔用的重熔电极棒；(3)电渣重熔获得钢锭；C1、配置渣料：渣料各组分按重量份包括：二元预熔渣110-120份；氧化镁4-6份；铝粉0.2-0.4份；C2、将渣料加热至熔融状态后倒入结晶器，将步骤(2)得到的重熔电极棒缓慢插入熔融状态下的渣料中，在起弧前充入氩气，起弧时控制电流为6000-10000A，电压为37-41V，时间为5-60min；通电起弧进行重熔，重熔时控制电流为10000-10500A，电压为38-41V，时间为10-150min；重熔后进行充填，充填时控制电流为8000-10000A，电压为36-37V，时间为20-30min；C3、电渣重熔充填后，将钢锭缓冷后脱模，得到电渣重熔锭；(4)锻造钢坯D1、将步骤(4)得到的电渣重熔锭两端平头，切净底垫及缩孔；加热经850℃均温，均温时间大于1.5小时，加热温度1180℃；电渣重熔锭进行镦粗锻造，锻造后进行缓冷，得钢坯；(5)钢坯退火将步骤(4)缓冷后的钢坯进行退火处理，退火两端平头，粗加工、探伤合格后送热处理；(6)热处理F1、固溶处理以升温速率75-85℃/h升温至580-620℃，并在此温度保温110-130min；以升温速率95-105℃/h升温至990-1010℃，并在此温度保温710-730min；然后水冷至400℃以下；F2、时效处理以升温速率75-85℃/h升温至540-560℃，并在此温度保温890-910min；然后空冷至常温即得不锈钢成品。进一步的，所述步骤(2)B2中，所述扩散脱氧剂为Al-CaO剂；其中，CaO与Al的重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热缩式刀柄用不锈钢，其特征在于：按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.5%-0.6%；硅≤0.5%；锰7%-8%；磷≤0.025%；硫≤0.01%；镍7%-8%；铬9%-10%；钼1.8%-2%；钒1%-1.5%；铜2.3%-2.5%；铝0.9%-1.35%；余量为铁。/n

【技术特征摘要】
1.一种热缩式刀柄用不锈钢，其特征在于：按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.5%-0.6%；硅≤0.5%；锰7%-8%；磷≤0.025%；硫≤0.01%；镍7%-8%；铬9%-10%；钼1.8%-2%；钒1%-1.5%；铜2.3%-2.5%；铝0.9%-1.35%；余量为铁。


2.根据权利要求1所述的热缩式刀柄用不锈钢，其特征在于：按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.52%-0.58%；硅0.4%-0.5%；锰7.2%-7.8%；磷0.013%-0.016%；硫0.003%-0.005%；镍7.4%-7.8%；铬9.2%-9.8%；钼1.85%-1.95%；钒1.2%-1.4%；铜2.35%-2.45%；铝1.1%-1.3%；余量为铁。


3.根据权利要求1或2所述的热缩式刀柄用不锈钢，其特征在于：按质量百分比计，其化学成份包括：碳0.55%；硅0.4%；锰7.6%；磷0.015%；硫0.004%；镍7.7%；铬9.5%；钼1.9%；钒1.3%；铜2.4%；铝1.2%；余量为铁。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
（1）按化学成份的质量百分比进行配料，配得原料；
（2）感应真空脱气炉冶炼
B1、将步骤（1）中配得的原料加入感应真空脱气炉进行熔化，同时进行造渣，避免钢液裸露；
B2、在原料熔化的同时加入扩散脱氧剂；
B3、当熔炼炉内温度升温至1500-1600℃，原料全熔成钢液后，取样全分析，并按权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份；
B4、当取样全分析的结果达到权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份后，进行扒渣；
B5、扒渣完成后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；
B6、待铝线和J-Ca线喂线完成后，关闭熔炼炉进行抽真空，使钢液在真空度≤200Pa、温度为1550-1580℃进行真空处理15min以上；
B7、钢液真空处理完成后进行破空处理，破空处理后取样全分析；验证B3中化学成份调整的准确性，如钢液中的化学成份与权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份不符，则再次调整至与权利要求1-3中任意一项所述的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份相符；
B8、将钢液升温至1600-1620℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金进行终脱氧，终脱氧保证氧含量处于低含量；
B9、终脱氧后出钢，出钢温度控制在1600-1620℃，出钢后通过钢锭模浇注法浇铸成电极棒，得到电渣重熔用的重熔电极棒；
（3）电渣重熔获得钢锭；
C1、配置渣料：渣料各组分按重量份包括：二元预熔渣110-120份；氧化镁4-6份；铝粉0.2-0.4份；
C2、将渣料加热至熔融状态后倒入结晶器，将步骤（2）得到的重熔电极棒缓慢插...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫敦，
申请(专利权)人：江油市长祥特殊钢制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51