高速工具鋼絲真空熱處理工藝的製作方法

2023-05-28 18:10:41 2

專利名稱：：高速工具鋼絲真空熱處理工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種高速工具鋼絲真空熱處理工藝，屬於真空熱處理領域。
背景技術：
：鋸切是機械製造行業及冶金行業必不可少的一種加工方法。自美國發明雙金屬帶鋸，淘汰了陳舊的往復鋸及鋸床，給鋸切業帶來一場技術革命。用帶鋸下料由於其鋸口窄、速度快、精度高，大大提高了生產效率，節約金屬材料、節約能源。雙金屬帶鋸關鍵在於優質的雙金屬鋸條，用於製造雙金屬鋸條的複合帶齒部所需的高速工具鋼扁絲，技術含量高、質量要求嚴。焊接用高速工具鋼絲與一般用途的鋼絲區別就在於高速工具鋼絲經加工成扁絲(即橫截面為矩形的鋼絲)，最終要用真空電子束焊機將高速工具鋼扁絲與合金彈簧鋼帶焊接成雙金屬複合帶。因此，對於高速工具鋼扁絲除要求其應具有普通鋼絲表面不氧化、不脫碳等常規表面要求外，還特別要求其表面不能滲碳、不能滲氮，並且尺寸精度要高(矩形的四個角要相互垂直，且保證一定的園角)；尤其是生產帶鋸用高速工具鋼M42扁絲對質量的要求更高。所以，常規的熱處理工藝及加工工藝難以達到質量要求。常規熱處理工藝採用氮氣保護爐退火工藝和沙封罐增碳退火工藝，鋼絲表面易於出現滲氮、滲碳、脫碳、氧化等缺陷層，鋼絲須經多次酸洗去除表面缺陷。由於氣氛保護退火使鋼絲表面滲氮，雖經酸洗除掉表面滲氮層，但清洗仍不徹底，軋製成扁絲最終進行焊接時焊縫處容易產生氣泡、漏焊、虛焊等缺陷，嚴重影響鋸條質量，導致帶鋸用高速工具鋼扁絲均需從國外進口。目前進口高速工具鋼扁絲表面無脫碳、無氧化，尺寸精度高，均勻性好，焊接時不用試焊，但是仍然存在含量100X10—6200X10—6的氮。國外的高速工具鋼絲退火一般都採用真空退火工藝，在《金屬製品》1987年雜誌上發表的英國IPSEM工業公司製造的井式真空爐，在Peterstubs公司用於高速工具鋼絲退火，裝爐後抽真空，真空度5X10—25X10—3Torr(6.67Pa0.667Pa)，再加熱升溫，4小時後到達85(TC，保溫4小時，抵達高溫時充入氮氣，增加分壓，控制速度為每小時2CTC直到650°C，然後充入大量氮氣，循環冷至室溫；再如日本日立公司其高速工具鋼盤圓採用真空退火處理，真空度6.67Pa0.667Pa(5X10—25X10—3Torr)，同時在保溫時間內也充入氮氣。[吳元昌，《大連特鋼文集》，簡，(1):47]。國外的高速工具鋼絲真空退火工藝，在高溫保溫區段均充入氮氣，導致鋼絲產生滲氮，降低可焊性、影響焊接質量。雙金屬鋸條用高速工具鋼扁絲要求具有高的可焊接性，因此要求在真空退火中，表面不可發生滲氮。
發明內容本發明的目的是提供一種高速工具鋼絲表面無滲氮的真空熱處理工藝，提高雙金屬鋸條用高速工具鋼扁絲可焊接性和焊接質量。為解決上述技術問題，本發明採取以下具體技術方案一種高速工具鋼絲真空熱處理工藝流程包括為高速工具鋼絲清洗、烘乾、真空退火、拉拔、軋制扁絲和最後進行真空焊接。真空退火是在2X102pa3Pa真空度，加熱60分鐘至600。C士5t:保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至820。C85(TC保溫270分鐘，之後以25TV小時冷速降溫至600°C±5°C，後隨爐冷至40(TC35(TC時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐；真空退火周期為2227小時。當熱處理高速工具鋼M42鋼絲時，在2X10，a3X10—'Pa真空度，加熱60分鐘至605。C保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至85(TC保溫270分鐘，之後在2Xl(TPa3X10—卞a真空度，以25。C/小時冷速降溫至597°C，後隨爐冷至35(TC時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐；真空退火為2427小時。當熱處理高速工具鋼M3鋼絲時，在3X10—2Pa3Pa真空度，加熱60分鐘至60(TC保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至85(TC保溫270分鐘，之後在2X10—卞a3Xl(TPa真空度，以25tV小時冷速降溫至604°C，後隨爐冷至398°C時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐；真空退火周期為2224小時。當熱處理高速工具M2鋼絲時，在3Xl(TPa3Pa真空度，加熱60分鐘至596。C保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至82(TC保溫270分鐘，之後在2X10—卞a3X10—卞a真空度，以25"C/小時冷速降溫至602°C，後隨爐冷至370°C時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至60。C出爐；真空退火周期為2224小時。清洗工序採用防鏽劑封閉液。真空退火爐設有兩個羅茨泵，工作時可以輪流使用其中一個羅茨泵，並可根據需要隨時調整真空度。對高速工具鋼絲常規退火工藝和真空退火工藝進行分析。上述技術方案的指導思想是真空熱處理不僅可實現高速工具鋼絲的無氧化、無脫碳，脫氣、脫脂，而且還可以實現生產的無汙染和工件的少畸變，並且當選擇不充氮氣、同時選擇合適的真空度，即防止滲氮，又防止真空狀態下金屬基體元素的揮發，保證了高速工具鋼絲焊接性能、退火組織和力學性能及尺寸精度要求；並且真空退火工藝易於控制。本發明的有益效果是-1)由於在高溫82(TC85(TC和降溫至40(rC35(rC的過程中，始終保持2X10—2pa3Pa真空度，高速工具鋼絲檢驗結果表明表面狀態"與原料結果相同"——沒有發生滲氮和氧化現象、脫碳為O;力學性能測試結果表明斷面收縮率和硬度均勻性好。按本發明的工藝真空熱處理後，高速工具鋼絲理化性能很好。2)由於真空熱處理後，高速工具鋼絲的表面無滲碳、無脫碳、無氧化、脫氣、脫脂，因此表面尺寸精度高，無汙染。3)由於表面無滲氮、表面尺寸精度高，使高速工具鋼扁絲與合金彈簧鋼帶表面接觸嚴密、焊縫無氣泡、無漏焊，提高了複合帶及帶鋸條的焊接質量，提高成材率，降低成本、有利環保。下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。圖1是高速工具鋼絲真空熱處理工藝曲線。其中橫坐標是時間(分鐘)坐標，縱坐標是溫度(°C)坐標。高速工具鋼絲真空退火是在真空度2X10—2Pa3Pa中，加熱60分鐘至600。C士5。C保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至820°C850。C保溫270分鐘，之後以25tV小時冷速降溫至600°C±5°C，後隨爐冷至400'C35(TC時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐。真空退火周期為2227小時。具體實施例方式實施例l:高速工具鋼M42鋼絲，cj)4.9畫，482kg，使用封閉液清洗乾淨，既不腐蝕鋼絲基體、又防鋼絲表面氧化，之後經烘乾並封閉後裝爐進行真空退火處理。真空退火爐的兩個羅茨泵，可以輪流使用其中一個羅茨泵，根據需要隨時調整真空度。將真空退火的真空度調整在2X10—2pa3X10—'Pa，開始對鋼絲加熱60分鐘至605t保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至85(TC保溫270分鐘，之後將真空度調整在2X10—'Pa3X10—'Pa，以25。C/小時冷速降溫至597°C，後隨爐冷至35(TC時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至60°C出爐。真空退火整個周期為2427小時。出爐鋼絲再經拉拔、軋製成扁絲，最後用真空電子束焊機將扁絲與合金彈簧鋼帶焊接成雙金屬複合帶。實施例2:高速工具鋼M3鋼絲，4)3.0mm，490kg，使用封閉液清洗乾淨，既不腐蝕鋼絲基體、又防鋼絲表面氧化，之後經烘千並封閉後裝爐進行真空退火處理。真空退火爐的兩個羅茨泵，可以輪流使用其中一個羅茨泵，根據需要隨時調整真空度。將真空退火的真空度調整在2X10—2pa3Pa，開始對鋼絲加熱60分鐘至60(TC保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至85(TC保溫270分鐘，之後將真空度調整在2X10—'Pa3Xl(TPa，以25。C/小時冷速降溫至604°C，後隨爐冷至398'C時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐。真空退火整個周期為2224小時。出爐鋼絲再經拉拔、軋製成扁絲，最後用真空電子束焊機將扁絲與合金彈簧鋼帶焊接成雙金屬複合帶。實施例3:高速工具鋼M2鋼絲，d)1.5咖，502kg，使用封閉液清洗乾淨，既不腐蝕鋼絲基體、又防鋼絲表面氧化，之後經烘乾並封閉後裝爐進行真空退火處理。真空退火爐的兩個羅茨泵，可以輪流使用其中一個羅茨泵，根據需要隨時調整真空度。將真空退火的真空度調整在2X10-2pa3Pa，開始對鋼絲加熱60分鐘至596。C保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至82(TC保溫270分鐘，之後將真空度調整在2X10—卞a3X10—'Pa，以25XV小時冷速降溫至602°C，後隨爐冷至37(TC時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐。真空退火整個周期為2224小時。出爐鋼絲再經拉拔、軋製成扁絲，最後用真空電子束焊機將扁絲與合金彈簧鋼帶焊接成雙金屬複合帶。下表列出了上述實施例的材質、規格、裝爐量及真空退火工藝參數表。tableseeoriginaldocumentpage7下表列出了上述實施例的理化性能檢驗結果數據表tableseeoriginaldocumentpage8綜上所述，本發明不僅填補國內該
技術領域：
的一項空白，並且改進了國外工藝的不足，大大提高國產帶鋸條質量、增強國際競爭力。權利要求1、一種高速工具鋼絲真空熱處理工藝，流程包括為高速工具鋼絲清洗、烘乾、真空退火、拉拔、軋制扁絲和最後進行真空焊接，其特徵在於真空退火是在2×10-2Pa～3Pa真空度，加熱60分鐘至600℃±5℃保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至820℃～850℃保溫270分鐘，之後以25℃/小時冷速降溫至600℃±5℃，後隨爐冷至400℃～350℃時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至60℃出爐；真空退火周期為22～27小時。2、按照權利要求1所述高速工具鋼絲真空熱處理工藝，其特徵在於當熱處理高速工具鋼M42鋼絲時，在2X10，a3XlCT'Pa真空度，加熱60分鐘至605。C保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至85(TC保溫270分鐘，之後在2X1(T'Pa3X10—卞a真空度，以25。C/小時冷速降溫至604°C，後隨爐冷至398°C時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐；真空退火為2427小時。3、按照權利要求l所述高速工具鋼絲真空熱處理工藝，其特徵在於當熱處理高速工具鋼M3鋼絲時，在3X10—卞a3Pa真空度，加熱60分鐘至600°C保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至85(TC保溫270分鐘，之後在2X10—'Pa3X10—卞a真空度，以25TV小時冷速降溫至602°C，後隨爐冷至370。C時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐；真空退火周期為2224小時。4、按照權利要求1所述高速工具鋼絲真空熱處理工藝，其特徵在於當熱處理高速工具M2鋼絲時，在3X10，a3Pa真空度，加熱60分鐘至596°。保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至82(TC保溫270分鐘，之後在2X10—卞a3X10—'Pa真空度，以25XV小時冷速降溫至597°C，後隨爐冷至35(TC時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至6(TC出爐；真空退火周期為2224小時。5、按照權利要求l所述熱高速工具鋼絲真空熱處理工藝，其特徵在於，清洗工序採用防鏽劑封閉液。6、按照權利耍求l所述高速工具鋼絲真空熱處理工藝，其特徵在於真空退火爐設有兩個羅茨泵，工作時可以輪流使用其中一個羅茨泵，並可根據需要隨時調整真空度。全文摘要一種高速工具鋼絲真空熱處理工藝，屬於真空熱處理領域。該高速工具鋼絲真空熱處理工藝包括高速工具鋼絲清洗、烘乾、真空退火、拉拔、軋制扁絲和真空焊接。真空退火是在2×10-2Pa～3Pa真空度，加熱60分鐘至600℃±5℃保溫30分鐘後，再加熱30分鐘至820℃～850℃保溫270分鐘，之後以25℃/小時冷速降溫至600℃±5℃，後隨爐冷至400℃～350℃時開始向爐內充入兩個大氣壓的氮氣循環冷卻，降溫至60℃出爐；真空退火周期為22～27小時。本發明的優點在於高速工具鋼絲真空退火表面無滲氮，使焊接時焊縫無氣泡、無漏焊；同時表面無氧化、無脫碳，尺寸精度高；力學性能和硬度均勻。文檔編號C21D9/52GK101168798SQ200710158479公開日2008年4月30日申請日期2007年11月20日優先權日2007年11月20日發明者唐傳東,孫立忠,滕世海,王海濤,馬肅寧申請人:大連經濟技術開發區特殊鋼製品公司