一种刀具用不锈钢材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种刀具用不锈钢材料及其制备方法，所述刀具用不锈钢材料包括按照质量份数计的如下化学成分：碳、铬、锰、锌、铝、钼、氮、硅、镍、铜、钛、钒、钡、锂、锆、锡、铌、铪、镧、砷、硫、磷、生铁、废铁。本发明添加了多种合金元素，通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，具有优异的机械性能、工艺性能、耐高温氧化性能和防腐蚀性能，并且具有良好的韧性和可塑性，同时具有高的耐冲击性能，用其制作的刀具光亮、锋利、不生锈，使用寿命长。
【专利说明】
一种刀具用不锈钢材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及不锈钢制品制作技术领域，具体是一种刀具用不锈钢材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]电钻是一种应用广泛的电动工具，在建筑、加工等领域有广泛的应用。电钻的主要原理是通过电动机的转动，带动驱动作业装置，从而使钻头刮削物体表面以洞穿物体，钻头是电钻必不可少的部件之一。
[0003]目前钻头材料主要是高速钢和硬质合金，这两种合金硬度高、耐磨、红硬性好，而且保持一定韧性，但是电钻在使用过程中，经常出现折断、刀刃易磨损或者弯曲现象，钻头经常需要更换，主要是因为钻头材料的硬度、耐磨性、韧性等性能不能达到平衡。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种硬度高、耐腐蚀的刀具用不锈钢材料及其制备方法，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.3-0.5份、铬15-25份、锰 1-1.5 份、锌 0.8-1.2 份、铝 1-2 份、钼1-5 份、氮 0.1-0.3 份、硅 0.5-0.9 份、镍 0.4-0.6 份、铜0.04-0.08份、钛0.1-0.3份、钒0.02-0.04份、钡0.06-0.08份、锂0.02-0.04份、锆0.02-0.04 份、锡0.02-0.04份、铌 0.07-0.11 份、铪 0.01-0.05 份、镧0.03-0.07份、砷0.02-0.06份、硫0.008-0.012份、磷0.005-0.01 份、生铁40-60份、废铁20-30份。
[0006]作为本发明进一步的方案:所述刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.35-0.45份、铬18-22份、锰1.1-1.4份、锌0.9-1.1份、铝1.2-1.8份、钼2-4份、氮0.15-0.25份、硅0.6-0.8份、镍0.45-0.55份、铜0.05-0.07份、钛0.15-0.25份、钒0.025-0.035份、钡0.065-0.075份、锂0.025-0.035份、锆0.025-0.035份、锡0.025-0.035份、银0.08-0.I份、铪0.02-0.04份、镧0.04-0.06份、砷0.03-0.05份、硫0.009-0.011份、磷0.006-0.009份、生铁45-55份、废铁22-28份。
[0007]作为本发明再进一步的方案:所述刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.4份、铬20份、锰1.2份、锌I份、铝1.5份、钼3份、氮0.2份、硅0.7份、镍0.5份、铜0.06份、钛0.2份、钒0.03份、钡0.07份、锂0.03份、锆0.03份、锡0.03份、铌0.09份、铪0.03份、镧0.05份、砷0.04份、硫0.0I份、磷0.008份、生铁50份、废铁25份。
[0008]所述刀具用不锈钢材料的制备方法，具体步骤如下:
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸； (3)进行铸后热处理，先由室温以200-220°C/h的速率升温至740-760°C，再以180-200°C/h的速率降温至620-640°C，再以230-250°C/h的速率升温至920-940°C，保温3-4h;再以220-240°C/h率降温至630-650°C，保温50_70min，再以240-250°C/h速率降温至200-220°C，保温 2-3h;再以 160-170°C/h 速率升温至 340-360°C，保温40-50min，再以 160-170°C/h 速率升温至500-520°C，保温3-4h，取出空冷得铁备用；
(4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1200-1600°C冶炼10_20min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭；
(5)将铸锭在1000-1200°C保温l_2h进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样；
(6)将锻造所得试样在1000-1100°C固溶处理0.5-lh，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态；
(7)在500-700°C进行时效处理，处理时间0.5-1.5h，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明添加了多种合金元素，通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，具有优异的机械性能、工艺性能、耐高温氧化性能和防腐蚀性能，并且具有良好的韧性和可塑性，同时具有高的耐冲击性能，用其制作的刀具光亮、锋利、不生锈，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0010]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0011]实施例1
一种刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.3份、铬15份、锰I份、锌0.8份、铝I份、钼I份、氮0.1份、硅0.5份、镍0.4份、铜0.04份、钛0.1份、钒0.02份、钡
0.06份、锂0.02份、锆0.02份、锡0.02份、银0.07份、铪0.0I份、镧0.03份、砷0.02份、硫0.008份、磷0.005份、生铁40份、废铁20份。
[0012]所述刀具用不锈钢材料的制备方法，具体步骤如下:
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸；
(3)进行铸后热处理，先由室温以200°C/h的速率升温至740°C，再以180°C/h的速率降温至620°C，再以230°C/h的速率升温至920°C，保温3h;再以220°C/h率降温至630°C，保温50min，再以240°C/h速率降温至200°C，保温2h;再以160°C/h速率升温至340°C，保温40min，再以160°C/h速率升温至500V，保温3h，取出空冷得铁备用；
(4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1200°C冶炼1min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭；
(5)将铸锭在100tC保温Ih进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样；
(6)将锻造所得试样在1000°C固溶处理0.5h，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态； (7)在500 °C进行时效处理，处理时间0.5h，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
[0013]实施例2
一种刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.35份、铬18份、锰1.1份、锌0.9份、铝1.2份、钼2份、氮0.15份、硅0.6份、镍0.45份、铜0.05份、钛0.15份、钒0.025份、钡0.065份、锂0.025份、锆0.025份、锡0.025份、银0.08份、給0.02份、镧0.04份、砷0.03份、硫0.009份、磷0.006份、生铁45份、废铁22份。
[0014]所述刀具用不锈钢材料的制备方法，具体步骤如下:
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸；
(3)进行铸后热处理，先由室温以205°C/h的速率升温至745°C，再以185°C/h的速率降温至625 °C，再以235 °C /h的速率升温至925 V，保温3.2h;再以225 °C /h率降温至635 V，保温55min，再以242°C/h速率降温至205°C，保温2.2h;再以162°C/h速率升温至345°C，保温42min，再以162°C/h速率升温至505°C，保温3.2h，取出空冷得铁备用；
(4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1300°C冶炼12min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭；
(5)将铸锭在1050°C保温1.2h进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样；
(6)将锻造所得试样在1020°C固溶处理0.6h，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态；
(7)在550°C进行时效处理，处理时间0.Sh，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
[0015]实施例3
一种刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.4份、铬20份、锰1.2份、锌I份、铝1.5份、钼3份、氮0.2份、硅0.7份、镍0.5份、铜0.06份、钛0.2份、钒0.03份、钡0.07份、锂0.03份、锆0.03份、锡0.03份、银0.09份、給0.03份、镧0.05份、砷0.04份、硫0.0I份、磷0.008份、生铁50份、废铁25份。
[0016]所述刀具用不锈钢材料的制备方法，具体步骤如下:
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸；
(3)进行铸后热处理，先由室温以210°C/h的速率升温至750°C，再以190°C/h的速率降温至630 °C，再以240 0C /h的速率升温至930 V，保温3.5h;再以230 °C /h率降温至640 V，保温60min，再以245 V /h速率降温至210 V，保温2.5h;再以165 °C /h速率升温至350 V，保温45min，再以165°C/h速率升温至510°C，保温3.5h，取出空冷得铁备用；
(4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1400°C冶炼15min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭； (5)将铸锭在I10tC保温1.5h进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样；
(6)将锻造所得试样在1050°C固溶处理0.8h，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态；
(7)在600°C进行时效处理，处理时间Ih，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
[0017]实施例4
一种刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.45份、铬22份、锰
I.4份、锌I.I份、铝I.8份、钼4份、氮0.25份、硅0.8份、镍0.55份、铜0.07份、钛0.25份、钒0.035份、钡0.075份、锂0.035份、锆0.035份、锡0.035份、铌0.1份、铪0.04份、镧0.06份、砷0.05份、硫0.011份、磷0.009份、生铁55份、废铁28份。
[0018]所述刀具用不锈钢材料的制备方法，具体步骤如下:
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸；
(3)进行铸后热处理，先由室温以215°C/h的速率升温至755°C，再以195°C/h的速率降温至635 °C，再以245 0C /h的速率升温至935 V，保温3.8h;再以235 °C /h率降温至645 V，保温65miη，再以248 °C /h速率降温至215 °C，保温2.8h;再以168 °C /h速率升温至355 °C，保温48min，再以168 °C /h速率升温至515 °C，保温3.8h，取出空冷得铁备用；
(4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1500°C冶炼18min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭；
(5)将铸锭在1150°C保温1.Sh进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样；
(6)将锻造所得试样在1080°C固溶处理0.9h，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态；
(7)在650°C进行时效处理，处理时间1.2h，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
[0019]实施例5
一种刀具用不锈钢材料，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.5份、铬25份、锰1.5份、锌1.2份、铝2份、钼5份、氮0.3份、硅0.9份、镍0.6份、铜0.08份、钛0.3份、钒0.04份、钡0.08份、锂0.04份、锆0.04份、锡0.04份、铌0.11份、铪0.05份、镧0.07份、砷0.06份、硫
0.012份、磷0.0I份、生铁60份、废铁30份。
[0020]所述刀具用不锈钢材料的制备方法，具体步骤如下:
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸；
(3)进行铸后热处理，先由室温以220°C/h的速率升温至760°C，再以200°C/h的速率降温至640°C，再以250°C/h的速率升温至940°C，保温4h;再以240°C/h率降温至650°C，保温70min，再以250°C/h速率降温至220°C，保温3h;再以170°C/h速率升温至360°C，保温50min，再以170°C/h速率升温至520V，保温4h，取出空冷得铁备用；
(4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1600 0C冶炼20min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭；
(5)将铸锭在120(TC保温2h进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样；
(6)将锻造所得试样在1100°C固溶处理lh，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态；
(7)在700°C进行时效处理，处理时间1.5h，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
[0021 ]本发明添加了多种合金元素，通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，具有优异的机械性能、工艺性能、耐高温氧化性能和防腐蚀性能，并且具有良好的韧性和可塑性，同时具有高的耐冲击性能，用其制作的刀具光亮、锋利、不生锈，使用寿命长。
[0022]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种刀具用不锈钢材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.3-0.5 份、铬 15-25 份、锰 1-1.5 份、锌 0.8-1.2 份、铝 1-2 份、钼1-5 份、氮 0.1-0.3 份、硅 0.5-0.9份、镍0.4-0.6份、铜0.04-0.08 份、钛0.1-0.3份、钒0.02-0.04份、钡0.06-0.08 份、锂0.02-0.04份、锆0.02-0.04份、锡0.02-0.04份、铌0.07-0.11份、铪0.01-0.05份、镧0.03-0.07份、砷0.02-0.06份、硫0.008-0.012份、磷0.005-0.01 份、生铁40-60份、废铁20-30份。2.根据权利要求1所述的刀具用不锈钢材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.35-0.45份、铬18-22份、锰1.1-1.4份、锌0.9-1.1份、铝1.2-1.8份、钼2-4份、氮0.15-0.25份、硅0.6-0.8份、镍0.45-0.55份、铜0.05-0.07份、钛0.15-0.25份、钒0.025-0.035份、钡0.065-0.075份、锂0.025-0.035份、锆0.025-0.035份、锡0.025-0.035份、银0.08-0.I份、铪0.02-0.04份、镧0.04-0.06份、砷0.03-0.05份、硫0.009-0.011份、磷0.006-0.009份、生铁45-55份、废铁22-28份。3.根据权利要求1所述的刀具用不锈钢材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下化学成分:碳0.4份、铬20份、锰1.2份、锌I份、铝1.5份、钼3份、氮0.2份、硅0.7份、镍0.5份、铜0.06份、钛0.2份、钒0.03份、钡0.07份、锂0.03份、锆0.03份、锡0.03份、铌0.09份、铪0.03份、镧0.05份、砷0.04份、硫0.0I份、磷0.008份、生铁50份、废铁25份。4.一种如权利要求1-3任一所述的刀具用不锈钢材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)按照重量份称取各原料； (2)将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸； (3)进行铸后热处理，先由室温以200-220°C/h的速率升温至740-760°C，再以180-200°C/h的速率降温至620-640°C，再以230-250°C/h的速率升温至920-940°C，保温3-4h;再以220-240°C/h率降温至630-650°C，保温50_70min，再以240-250°C/h速率降温至200-220°C，保温 2-3h;再以 160-170°C/h 速率升温至 340-360°C，保温40-50min，再以 160-170°C/h 速率升温至500-520°C，保温3-4h，取出空冷得铁备用； (4)将步骤(3)得到的铁和其他不锈钢成分加入到真空感应冶炼炉中进行真空感应冶炼，1200-1600°C冶炼10_20min后，进行磁力搅拌后浇铸成铸锭； (5)将铸锭在1000-1200°C保温l_2h进行均匀化退火后，锻造成棒状或者块状试样； (6)将锻造所得试样在1000-11000C固溶处理0.5-lh，使钢中元素充分固溶于基体中，冷却至室温后，使钢中的铜处于过饱和状态； (7)在500-700°C进行时效处理，处理时间0.5-1.5h，时效处理后冷却至室温，使过饱和的铜从钢中析出，从而获得所述刀具用不锈钢。
【文档编号】C22C38/50GK106086703SQ201610384971
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月2日 公开号201610384971.X, CN 106086703 A, CN 106086703A, CN 201610384971, CN-A-106086703, CN106086703 A, CN106086703A, CN201610384971, CN201610384971.X
【发明人】盛健平
【申请人】新昌县儒岙晨辉不锈钢制品厂