一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具技术

本发明专利技术提供了一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具，所述热处理方法包括：S1：对钛合金刀具样品进行激光熔覆；S2：对激光熔覆制备的钛合金刀具样品进行淬火处理；S3：对淬火处理的钛合金刀具样品进行回火热处理，得到刀刃硬度提高的激光熔覆钛合金刀具，本发明专利技术能使基于激光熔覆钛合金粉末来制备高端纯钛刀具的刀刃硬度由46HRC提高至55HRC。55HRC。55HRC。

【技术实现步骤摘要】
一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具。

技术介绍

[0002]基于传统家用厨刀及部分户外用刀剪产品主要以3Cr13、3Cr14或4Cr13等马氏体不锈钢为原材料，刀具刃口硬度偏低、耐磨性较差，容易出现崩口、开裂、卷刃等现象，严重降低了刀剪产品使用寿命。而采用5Cr15MoV以上级别马氏体不锈钢材料，如7Cr17、8Cr17MoV或9Cr18MoV等，因其原材料钢板制备难度大，制刀过程硬度高、难以磨刀且成本居高不下，使得其应用也受到了一定限制。近些年，激光熔覆技术被推广应用于低成本高性能刀具产品制备。其技术原理是，刀身整体采用较为低端的马氏体不锈钢材料(如3Cr13)，而在刀刃处利用激光熔覆高碳粉末(如9Cr18MoV)而形成2～3mm宽的熔覆层来强化刃口，进而可以实现低成本高性能的综合目标。但是，基于高碳马氏体不锈钢在激光熔覆过程会受到高温热循环作用，导致熔覆层与基体过渡区形成富铬析出相，造成该区性能不稳定，耐盐水腐蚀性能大幅度降低，极易形成锈蚀现象。因此，利用以纯钛为刀具基材，结合激光熔覆钛合金粉末来制备高端纯钛刀具的新技术路线被提出。此类基于激光熔覆钛合金粉末制备的纯钛刀具能够实现轻巧、耐蚀、耐磨、食品级等指标需求，虽然制备过程采用了低温回火处理(100～250℃)，但目前主要问题局限在其熔覆制备获得的刃口硬度偏低，难以稳定地维持在50HRC以上。因此，本技术在以纯钛为刀身基材，并通过激光熔覆TC4+TiC+SiC混合粉末制备熔覆刀刃的基础上，且在明确熔覆层硬度不足的根本原因前提下，开发了一种适合提高钛合金熔覆层硬度的热处理工艺，从而保障此类纯钛刀具刃口可以稳定地获得55HRC及以上的硬度。
[0003]因此，有必要研究一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具，本专利技术能使基于激光熔覆钛合金粉末来制备高端纯钛刀具的刀刃硬度由46HRC提高至55HRC。
[0005]一方面，本专利技术提供一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法，所述热处理方法包括：
[0006]S1：对钛合金刀具样品进行激光熔覆；
[0007]S2：对激光熔覆制备的钛合金刀具样品进行淬火处理；
[0008]S3：对淬火处理的钛合金刀具样品进行回火热处理，得到刀刃硬度提高的激光熔覆钛合金刀具。
[0009]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述激光熔
覆方法具体为：采用激光熔覆方法对钛合金刀具样品的刀刃处进行TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆处理。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述TC4+TiC+SiC合金粉末按重量百分比混合配比为30～40％的TC4，50～60％的TiC，0％～10％的SiC，且所述TC4粉末的化学组成为Ti
‑
6Al
‑
4V，以重量百分比计组成为Fe：0.1～0.3％、C：0.02～0.1％、N：≤0.05％、H：≤0.015％、O：≤0.2％、Al：5.5～6.8％、V：3.5～4.5％，余量为Ti。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述钛合金刀具样品为1.5～3.5mm厚纯钛板材制作的刀具坯样。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述淬火处理具体为：将激光熔覆制备的钛合金刀具样品加热至900～1100℃，保温2～4h后进行水淬或油淬处理。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述回火处理具体为：对淬火处理的钛合金刀具加热至400～600℃进行1～2h回火处理。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热处理方法还包括S4：对刀刃硬度提高的激光熔覆钛合金刀具的熔覆层硬度进行测量，通过显微组织表征验证硬度提高的机理。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种刀刃硬度提高的激光熔覆钛合金刀具，所述激光熔覆钛合金刀具通过上述热处理方法制备得到。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述激光熔覆钛合金刀具的刀刃处具有钛合金熔覆层，所述钛合金熔覆层硬度能够提高至55HRC。
[0017]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0018]本专利技术巧妙地采用TiC和SiC调控技术原理进行针对性的热处理工艺设计，优化钛合金熔覆层显微组织配比，提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度。通过合理地设计淬火与回火热处理工艺参数，调节出更多利于硬度提升的SiC硬质相和共晶Si偏聚相，进而提高熔覆层硬度；
[0019]本专利技术提出的热处理工艺简单，制造成本低，易于规模化生产采用。
[0020]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0022]图1是实施例1经步骤1获得激光熔覆钛合金刀具样品实例；
[0023]图2是实施例1经步骤2淬火前后及回火处理后熔覆层硬度测试结果；
[0024]图3是实施例1经步骤2后熔覆层显微组织结构演变情况；
[0025]图4是实施例1经步骤2后熔覆层显微组织中各相平均尺寸变化情况；
[0026]图5是实施例1经步骤2后熔覆层显微组织中各相百分比含量变化情况。
【具体实施方式】
[0027]为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0028]应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0030]本专利技术提供一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法及刀具，本专利技术能使基于激光熔覆钛合金粉末来制备高端纯钛刀具的刀刃硬度由46HRC提高至55HRC。
[0031]一方面，本专利技术提供一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括：S1：对钛合金刀具样品进行激光熔覆；S2：对激光熔覆制备的钛合金刀具样品进行淬火处理；S3：对淬火处理的钛合金刀具样品进行回火热处理，得到刀刃硬度提高的激光熔覆钛合金刀具。2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述激光熔覆方法具体为：采用激光熔覆方法对钛合金刀具样品的刀刃处进行TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆处理。3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述TC4+TiC+SiC合金粉末按重量百分比混合配比为30～40％的TC4，50～60％的TiC，0％～10％的SiC，且所述TC4粉末的化学组成为Ti
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6Al
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4V，以重量百分比计组成为Fe：0.1～0.3％、C：0.02～0.1％、N：≤0.05％、H：≤0.015％、O：≤0.2％、Al：5.5～6.8％、V：3.5～4.5％，余量为Ti。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学林，柳子凡，刘文乐，郭福建，尚成嘉，
申请(专利权)人：阳江合金材料实验室，
类型：发明
国别省市：