刀具复合钢材的制造方法

1、一种刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：
(1)、首先对含碳量在0.5％以上的刃口钢以及基体钢进行表面去氧化层、 除污处理；
(2)、将刃口钢和基体钢迭放后，对四周边的接缝处进行封闭焊合固定， 并在轧制方向的后端设置有2～6个预留排气孔，制成坯料；
(3)、将上述的坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至 1050℃～1200℃，对坯料进行多次认向轧制，头两道次压下率在40％～55％， 制成复合钢材；
(4)、去应力退火处理。
2、根据权利要求1所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：所 述的刃口钢和基体钢可分别双层迭放固定，并在两刃口钢迭放的接触表面 涂有剥离剂，制成坯料。
3、根据权利要求1所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于：对 去应力后的复合钢材切除四周边。
4、根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于： 所述轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡层为0.05mm～0.2mm。
5、根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于： 对刃口钢和基体钢接合表面进行研磨处理。
6、根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于： 所述的刃口钢和基体钢接合表面上还可覆有镍箔。
7、根据权利要求1或2所述的刀具复合钢材的制造方法，其特征在于： 所述的刃口钢选用T8、T10、T12、65Mn、GCr15、3Cr13、9CrWMn、Cr12MoV、 CrWMn、6CrW2Si、6Cr13MoV、8CrW2V、9Cr18MoV、8Cr13Mo的其中 之一，基体钢选用Q195～Q235、35、45、1Cr18Ni9、0～1Cr17、00Cr13、 0～2Cr13的其中之一。

技术领域\n本发明涉及一种刀具钢材的制造方法，尤其是涉及一种由二种或多种 含碳量不同金属复合的刀具复合钢材的制造方法。\n背景技术\n高碳钢复合钢材是刀剪行业最理想的原材料。目前国内制造高碳钢复 合钢材有两种方式：一种是爆炸成型法；第二种是浇铸复合法。爆炸成型 法为固相复合法，特别适合于高、低碳钢两种金属的大面积复合以及用其 他方法难于生产或不可能生产的复合钢，如熔点相差悬殊、热膨胀系数以 及硬度差别大的金属焊合。但不足的是：采用爆炸成型法，因炸药爆炸时 的冲击力是不易控制的，因此往往造成二种金属复合界面不清晰，甚至复 合界面有夹气、夹灰现象，致使产品质量不稳定，生产成本高，所以用爆 炸成型法复合的钢材其生产效率以及合格率都较低，同时采用爆炸成型法 还存在炸药存放与爆破地点的选择、噪音处理、安全保障以及污染严重等 一系列问题。\n浇铸复合法是液固相复合，是将刃口钢置于钢模内，将熔融的基体钢 水注入钢模内与刃口钢复合，再以热轧制得复合钢。但因复合金属与机体 金属的熔点不同，而液相的机体金属温度较高，一般在1500℃以上，一方 面在浇铸时易使两种金属的结合部位产生熔损，复合界面易发生氧化现象。 另一方面，二种金属在高温下熔融复合的同时，高碳钢中的碳原子剧烈地 向低碳钢方扩散，造成刃口钢含碳量下降，不仅影响刃口钢的机械性能， 而且复合界面上还形成很宽的热硬过渡层，造成复合界面不清晰。其次液 固相复合在复合界面也同样存在着夹灰、夹气以及再次加工性差、材料断 面组合尺寸和钢比精确度不高、均一性差等一系列问题，因此难以得到优 质的复合钢材。再则，采用液固相复合，制造工艺相对复杂。\n发明内容\n本发明的目的是提供一种对两种固相金属经高温热轧后，能使二种金 属复合界面粘合稳定，复合界面清晰，材料断面组合尺寸和钢比精确度高， 成品率高，不降低刃口钢机械性能，易于工业化生产的刀具用复合钢材的 制造方法。\n本发明为达到上述目的的技术方案是：一种刀具复合钢材的制造方法， 其特征在于：\n(1)、首先对含碳量在0.5％以上的刃口钢以及基体钢进行表面去氧化层、 除污处理；\n(2)、将刃口钢和基体钢迭放后，对四周边的接缝处进行封闭焊合固定， 并在轧制方向的后端设置有2～6个预留排气孔，制成坯料；\n(3)、将上述的坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至 1050℃～1200℃，对坯料进行多次认向轧制，头两道次压下率在40％～55％， 制成复合钢材；\n(4)、去应力退火处理。\n本发明将基体钢和刃口钢迭放固定后，通过控制坯料加热温度以及加 热速度，使两种或多种金属内的原子被活化并相互进行扩散，而且在外力 作用下，固态金属的晶格位错发生转移产生塑性变形，加之本发明采用高 压下率，给金属接合部施以很大的塑性变形，使两金属接合界面紧密接触 的同时，金属的大塑性变形产生的热能又进一步活化金属原子，促进金属 原子间的扩散，使接合界面上的晶格重组，从而在极短的时间内完成金属 间的接合，实现两金属固相复合，用该方法复合后制成的刀具复合钢材具 有极高的复合强度，其强度远高于单组金属强度。\n本发明采用固相复合法，由于能避免高温对两种金属的结合部位产生 的熔损以及高碳钢中的碳原子剧烈地向低碳钢方扩散，在保持高碳刃口钢 的锋利和坚硬的同时，由于二种金属的复合界面无氧化，且复合界面无夹 灰、夹气现象，而形成牢固连接界面，使复合界面粘合稳定、清晰，并具 有良好的再加工性能。\n本发明采用固相复合法，复合钢材的断面组合尺寸以及钢比设计简单、 精确，用料范围较宽，制造工艺简单，易于工业化生产，成品率高。由于 实现了复合过程中无氧化制造，能使钢材复合率达到100％。本发明通过对 坯料加热温度以及速度的精确控制及大压下量的轧制工艺，保证了复合钢 材的极高复合强度以及保持了两种金属原有的机械性能，真正实现了好钢 用在刀刃上的目的。\n具体实施方式\n实施例1\n本发明的刀具复合钢材的刃口钢选用碳素工具钢如T8、T10、T12其中 一种，而基体钢选用普通碳素钢如Q195、Q235、35其中一种，\n1、首先对刃口钢和基体钢表面进行去氧化层及除污处理，对刃口钢和 基体钢的接合表面再进行研磨处理。\n2、将处理好的刃口钢和基体钢迭放，采用焊接或其它方法将刃口钢和 基体钢固定，或者对刃口钢和基体钢接合面的四周边接缝处进行封闭焊合， 并在轧制方向的后端预留排气孔，其预留排气孔均布设置有2～6个，制成 坯料。\n3、将坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1050℃～ 1100℃，将达到温度的坯料送至轧机上进行多次认向轧制，头两道次压下 率在40～50％，制成复合钢材，轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡层 在0.05mm～0.2mm之间。\n4、将制得的复合钢材随炉缓慢加热至750℃～780℃，保温一段时间后， 随炉缓慢冷却至300℃～200℃出炉，退火去应力。\n5、切除复合钢材四周边，剪切制成热轧成品；或对复合钢材再进行 酸洗、冷轧、剪切制成冷轧成品。\n实施例2\n本发明的刀具复合钢材的刃口钢选用合金钢8Cr13Mo，而基体钢选用 不锈钢00Cr13，\n1、首先对刃口钢和基体钢表面进行去氧化层及除污处理，并对刃口钢 和基体钢的接合表面再进行研磨处理。\n2、将处理好的刃口钢和基体钢分别双层迭放，基体钢的面积稍大于刃 口钢的面积，而在两块刃口钢迭放的接触表面涂有剥离剂，基体钢分别迭 放在两刃口钢的上、下侧，对刃口钢和基体钢接合面的四周边接缝进行封 闭焊合，并在轧制方向的后端预留排气孔，其预留排气孔均布设置有4～6 个，制成坯料。\n3、将坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1150℃～ 1200℃，将达到温度的坯料送至轧机上进行多次认向轧制，头两道次下压 率在50％～55％，制成复合钢材，轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡 层在0.05mm～0.1mm之间。\n4、将制得的复合钢材随炉缓慢加热至850℃～900℃，保温一段时间后， 随炉缓慢冷却至300℃～200℃出炉，退火去应力。\n5、切除复合钢材四周边，剪切制成热轧成品；或对复合钢材再进行 酸洗、冷轧、剪切制成冷轧成品。\n实施例3\n本发明的刀具复合钢材的刃口钢选用合金钢或如65Mn、GCr15、3Cr13、 9CrWMn、Cr12MoV、CrWMn、6CrW2Si、6Cr13MoV、8CrW2V、9Cr18MoV其中一种，而基体钢选用不锈钢如1Cr18Ni9、0～1Cr17、0～2Cr13其中一 种，\n1、首先对刃口钢和基体钢表面进行去氧化层及除污处理，并对刃口钢 和基体钢的接合表面再进行研磨处理。\n2、将处理好的刃口钢和基体钢迭放，为提高二种金属接合界面的接合 度以及防止接合界面发生碳原子的过度扩散，在刃口钢和基体钢接触表面 之间还覆有镍箔，对刃口钢和基体钢接合面的四周边接缝进行封闭焊合， 并在轧制方向的后端预留排气孔，其预留排气孔均布设置有3～5个，制 成坯料。\n3、将坯料以≥100℃/min的速度升温，并在保护气氛中加热至1100℃～ 1200℃，将达到温度的坯料送至轧机上进行认多次向轧制，头两道次压下 率在50％～55％，制成复合钢材，轧制后的刃口钢与基体钢复合界面的过渡 层在0.03mm～0.05mm之间。\n4、将制得的复合钢材随炉缓慢加热至850℃～900℃，保温一段时间后， 随炉缓慢冷却至300℃～200℃出炉，退火去应力。\n5、切除复合钢材四周边，剪切后制成热轧成品；或对复合钢材再进 行酸洗，冷轧，剪切制成冷轧成品。\n本发明的刃口钢以及基体钢不限于上述牌号。\n本发明能实现碳素工具钢与普通碳钢的复合、碳素工具钢与不锈钢的 复合、普通碳钢与合金钢的复合，不锈钢与不锈钢的复合、普通碳钢与不 锈钢的复合，不锈钢与合金钢的复合，用料范围较宽，其复合断面组合尺 寸和钢比可根据用户要求设计。