一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构制造技术

一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构，其包括有结构钢材料层，其特征在于粉末高速钢烧结层通过放电等离子烧结形成的过渡层和结构钢材料层连接成整体件。所述的结构钢材料层采用棒形结构；其实现了高速钢与结构钢的复合，同时粉末冶金高速钢的烧结及其与结构钢的复合为一次性完成，复合界面是冶金界面，界面两侧有元素扩散，界面结合强度在５００～６００ＭＰａ，界面结合强度高于砂型镶铸、复合铸造、传统烧结方法制备的双金属复合材料，且节省能源、造价低廉、节约高速钢用量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可用于制造机加工行业金属切削用双金属粉末高速钢刀具的 复合结构。
技术介绍
随着工业的发展，对材料的强韧性和耐高温性能要求日益提高。在实际生产中，有 些工作部件常要求材料既有良好的韧性，以抵抗工作过程中物料的冲击作用，防止部件 发生意外断裂，同时又要求其具有高的硬度及优良的磨损性能。双金属复合是指根据零、 构件的功能要求和工况条件，通过设计和选择两种化学、物理性能不同的金属材料按一 定的方式、比例、分布结合成的。它兼具两种金属的优点，能在零件不同部位提供不同 性能，达到单一材料无法达到的综合性能，并且可以有效的减少生产成本。粉末冶金高速钢具有高硬度、高耐磨、高切削韧性以及良好的二次硬化特性，在切 削工具、冷热工模具以及其他高耐磨、耐高温切削材料和结构零件中已有广泛应用。从 实用性和经济性的角度出发，采用双金属复合的方法，以粉末冶金高速钢、价格低廉的 结构钢材料，通过过渡层连接起来的复合结构是有实用价值的。常用双金属复合结构的制备工艺有三种，其一是焊接方法(如钎焊、摩擦焊、扩散 焊等)，但焊接质量不易控制，焊接面强度低；其二是轧制方法，该方法可实现合金工 具钢如6CrW2Si等与低碳钢的复合，但是不适合高速钢与低碳钢的复合，因为高速钢的 轧制温度为115(TC，且塑性较差，难以实现复合。其三是粉末烧结方法，该方法可实现 粉末高速钢与结构钢的复合，但传统烧结方法界面结合强度低。吉林大学刘海峰采用砂型镶铸法得到的高速钢/45钢界面结合强度为50 300MPa， 郑州大学刘清梅复合铸造法得到的高铬铸铁/45钢复合界面的剪切强度为80 320MPa， 武汉理工的周小平采用传统粉末烧结的45钢与硬质合金结合强度达到400MPa。为此，有必要进一步改进粉末高速钢与结构钢双金属复合结构，以充分发挥高速钢 作为高温切削材料的优良性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够用于制造双金属粉末高速钢刀具的、界面结合强度高的、能够满足使用寿命的粉末高速钢与结构钢双金属复合结构。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种粉末高速钢与结构钢双金 属复合结构，其包括有结构钢材料层，其特征在于粉末高速钢烧结层通过放电等离子烧 结的过渡层与结构钢材料层连接成整体件。所述的结构钢材料层采用棒形结构或者板形结构。所述的粉末高速钢烧结层厚度在6 10mm范围。 所述的结构钢材料层厚度在6 10mm范围。 所述的过渡层度在10 20|_im范围。 其制造方法步骤依次为(1) 原料选取高速钢原料粉以及结构钢棒料或者板料；(2) 预成型将称量好的高速钢粉末以及准备好的结构钢棒(板)料自下而上按 粉末、钢棒料放入模具，每铺一层时进行预压；(3) 烧结。所述步骤(3)中，使用放电等离子烧结炉进行烧结。为严格控制烧结温度，所述步骤(3)中，烧结炉内烧结温度由高温测温计测得。 所述的烧结是采用梯度状程序升温方法。与现有技术相比，本技术的显著优点在于(1)因放电等离子烧结技术具有升温速度快、受热均匀、烧结时间短，烧结体晶粒均匀细小、相对密度高等优点，可获得优于一般粉末冶金方法制备的粉末冶金高速钢材料。(2) —次性实现了粉末冶金高速钢 的烧结及其与结构钢的复合。(3)复合界面是冶金结合，界面两侧有元素扩散，界面结 合强度在500 600MPa，界面结合强度高于砂型镶铸、复合铸造、传统烧结方法制备的 双金属复合材料，且节省能源、造价低廉、节约高速钢用量。附图说明图1为高速钢粉末与结构钢连接示意图2为本专利技术的粉末高速钢与结构钢复合结构示意具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。 实施例一:M42 (W2M9Cr4VCo8)与45钢双金属复合结构如图1所示意，4为高速钢粉末层，5为结构钢层如棒料；图2所示意，l为复合结 构中的粉末高速钢烧结层，2为复合结构中的过渡层，3为复合结构中的结构钢材料层 如棒料；(1)选取M42 (W2M9Cr4VCo8)高速钢原料粉，以及45钢棒料；(2) 将高速钢原料粉，自下而上按照粉末、45钢棒料顺序放入石墨模具中，每 铺一层后进行预压；(3)烧结，采用放电等离子烧结。从而获得了一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构，粉末高速钢烧结层1通过放 电等离子烧结的过渡层2与结构钢材料层3连接成整体件。采用此技术，制造了高界面结合强度的粉末高速钢与结构钢双金属复合结构； 采用此技术制备的双金属复合结构，可用于制造双金属粉末高速钢刀具，粉末高速 钢刀刃能满足切削要求、而结构钢刀柄能承受工作冲击载荷，相比全部使用粉末高速钢 制造的刀具成本低廉，且用该复合结构制造的刀具可满足在金属切削、木材切削等方面 广泛应用。实施例二: W18Cr4V与45钢双金属复合结构的制备 实施例二与实施例一基本相同。不同的是粉末高速钢换成了 W18Cr4V。 采用此技术，制造了高界面结合强度的粉末高速钢与结构钢双金属复合结构； 采用此技术制备的双金属复合结构，可用于制造双金属粉末高速钢刀具，粉末高速 钢刀刃能满足切削要求、而结构钢刀柄能承受工作冲击载荷，相比全部使用粉末高速钢 制造的刀具成本低廉，且用该复合结构制造的刀具可满足在金属切削、木材切削等方面 广泛应用。权利要求1.一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构，其包括有结构钢材料层，其特征在于粉末高速钢烧结层通过放电等离子烧结形成的过渡层与结构钢材料层连接成整体件。2. 根据权利要求1所述的双金属复合结构，其特征在于所述的结构钢材料层采用 棒形结构。3. 根据权利要求1所述的双金属复合结构，其特征在于所述的结构钢材料层采用 板状结构。4. 根据权利要求1所述的双金属复合结构，其特征在于所述的粉末高速钢烧结层厚 度在6 10mm范围。5. 根据权利要求1所述的双金属复合结构，其特征在于所述的结构钢材料层厚度 在6 10mm范围。6. 根据权利要求1所述的双金属复合结构，其特征在于所述的过渡层厚度在10 20pm范围。专利摘要一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构，其包括有结构钢材料层，其特征在于粉末高速钢烧结层通过放电等离子烧结形成的过渡层和结构钢材料层连接成整体件。所述的结构钢材料层采用棒形结构；其实现了高速钢与结构钢的复合，同时粉末冶金高速钢的烧结及其与结构钢的复合为一次性完成，复合界面是冶金界面，界面两侧有元素扩散，界面结合强度在500～600MPa，界面结合强度高于砂型镶铸、复合铸造、传统烧结方法制备的双金属复合材料，且节省能源、造价低廉、节约高速钢用量。文档编号B32B15/01GK201405549SQ20092011976公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日专利技术者徐金富, 文小浩 申请人:宁波工程学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构，其包括有结构钢材料层，其特征在于粉末高速钢烧结层通过放电等离子烧结形成的过渡层与结构钢材料层连接成整体件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金富，文小浩，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：实用新型
国别省市：97[]