CN115595575A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115595575A CN115595575A CN202211271301.9A CN202211271301A CN115595575A CN 115595575 A CN115595575 A CN 115595575A CN 202211271301 A CN202211271301 A CN 202211271301A CN 115595575 A CN115595575 A CN 115595575A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- cutter
- hardness
- heat treatment
- laser cladding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 30
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 60
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 7
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 5
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/22—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for drills; for milling cutters; for machine cutting tools
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
本发明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。
Description
【技术领域】
本发明涉及金属材料技术领域，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。
【背景技术】
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。
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。
【发明内容】
有鉴于此，本发明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，本发明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。
一方面，本发明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：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本发明巧妙地采用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；
本发明提出的热处理工艺简单，制造成本低，易于规模化生产采用。
当然，实施本发明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】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，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。
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；
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；
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；
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；
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】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明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。
本发明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，本发明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。
一方面，本发明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：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本发明还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。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。
本发明具体原理如下：
本发明所要解决的关键技术问题是，改善钛合金粉末熔覆刀刀刃硬度不足的问题。采用本发明提出的热处理工艺，可将以激光熔覆TC4+TiC+SiC混合粉末制备的钛合金刀具刃口硬度由46HRC提高至55HRC，且保障在较宽的热处理温度范围内稳定获得。本发明制备的激光熔覆钛合金刀具刀身用材为不同厚度规格的纯钛板材，通过冲压制备成刀具坯样，进而利用激光熔覆技术在刀身坯样刃口侧熔覆TC4+TiC+SiC混合合金粉末，制备成2～3mm宽的钛合金熔覆层并用于刀具刃口，如图1所示实际熔覆钛合金刀具样品。首先对未经热处理的熔覆层样品(标记为：熔覆态)进行洛氏硬度测量，同时对该样品熔覆层显微组织结构进行表征，明确硬度不足的原因及可提高硬度的实施方案。然后，根据实施方案制定可行的热处理工艺，并再次对热处理样品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。
本发明提出一种提高激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度的热处理方法，发展改善激光熔覆钛合金刀具刀刃硬度不足的关键热处理技术。该方法包括高温淬火处理和中温回火处理。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(标记为：淬火态)，进一步将淬火样品加热至400～600℃进行1～2h回火处理(标记为：回火态)。经过淬火和回火热处理得到的钛合金熔覆层硬度可由46HRC提高至55HRC，其中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。
进一步地，所述淬火热处理制备步骤如下：
步骤1：采用激光熔覆方法对1.5～3.5mm厚纯钛板材制作的刀具坯样刀刃处进行TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆处理；
步骤2：将步骤1所获得的钛合金熔覆刀样品加热至900～1100℃进行扩散退火处理，保温时间为2～4h，之后采用水冷或者油冷至室温，大尺度TiC和SiC尺寸减小，且小尺度TiC含量降低，熔覆层硬度降低至36HRC。
进一步地，所述进一步回火热处理过程是将步骤2所述淬火样品进行进一步中温回火处理，回火温度为400～600℃，保温时间1～2h并淬火处理，促进TiC和SiC析出或粗化，提高两类硬质相在纯钛基体中的含量，同时促进晶界共晶网状Si偏聚行为发生，改善网状Si偏聚相的几何形状，提高熔覆层硬度至55HRC，并保障其具有良好的耐磨性。
本发明采用纯钛为刀具刀身用材，并结合激光熔覆钛合金粉末制备刃口用材，较传统马氏体不锈钢刀具或采用高碳合金粉末制备的马氏体不锈钢熔覆刀，其耐蚀性、轻质性、耐磨性均显著提升，解决了马氏体不锈钢刀解决不了的盐水腐蚀难题。
采用TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆至纯钛刀刃处可以较为容易地实现高端钛刀具制备的目标，利于提升产品技术附加值。
TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆后会形成以六方结构Ti为基体，并包含20～50μm的粗大TiC和SiC硬质相，以及2～4μm的细小TiC硬质相，因两类硬质相含量偏低，且硬度较高的SiC含量更低，导致熔覆态刀刃硬度仅为46HRC，且传统低温退火处理(100～250℃)难以提高刀刃硬度。本发明是基于通过热处理提高TiC和SiC含量与尺寸的技术原理来实现熔覆层硬度提高的有效方法。将TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆层优先加热至900～1100℃进行扩散退火处理，提高熔覆层基体合金元素固溶量，进而再针对淬火样品展开400～600℃回火处理，通过诱发TiC二次析出及合金元素扩散来粗化TiC和SiC硬质相，并显著提高SiC含量，同时增大共晶网状Si偏聚相的宽度，改善其分布的几何形状，降低相结构的应力集中程度，在提高熔覆层硬度的同时可保障其较高的耐磨性能。
实施例1
S1：采用2.0mm厚纯钛板材作为刀具基材，经过刀坯冲压成型后利用激光熔覆将TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆至刃口处，形成纯钛刀具刃口2.5mm宽的强化层。其中，所述TC4+TiC+SiC合金粉末配比为TC4占重量百分比为30％，TiC占重量百分比为60％，SiC占重量百分比为10％。
S2：将S1获得的熔覆样品加热至1000℃，并保温2h，水淬至室温，熔覆层硬度由46HRC降低至36HRC。
S3：将S2水淬样品进一步加热至300、400、500和600℃进行回火热处理，保温时间为1h，水淬至室温，熔覆层硬度由36HRC提高至55HRC，且保持稳定的高硬度值，如图2所示硬度演变规律。
S4：图3～图5分别给出钛刀具熔覆层热处理前后组织演变及各相的尺寸与百分比含量变化。熔覆态下熔覆层显微组织由20～50μm尺度的TiC和SiC、2～4μm尺度TiC和六方结构Ti基体组成，且存在Si元素沿晶界形成的共晶网状偏聚相，熔覆态样品硬度仅为46HRC；淬火后大尺度TiC和SiC的尺寸减小，含量降低，小尺度TiC含量降低，熔覆层硬度降低至36HRC；经400～600℃回火处理后，SiC含量增加，网状Si偏析相宽度增大，几何形状发生改变，且两种尺度TiC含量和尺寸均有增加，熔覆层硬度提高至55HRC，且硬度值较为稳定。
实施例2
S1：采用1.8mm厚纯钛板材作为刀具基材，经过刀坯冲压成型后利用激光熔覆将TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆至刃口处，形成纯钛刀具刃口2.7mm宽的强化层。其中，所述TC4+TiC+SiC合金粉末配比为TC4占重量百分比为35％，TiC占重量百分比为57％，SiC占重量百分比为8％。
S2：将S1获得的熔覆样品加热至980℃，并保温2h，水淬至室温，然后将水淬样品进一步加热至500℃进行回火热处理，保温时间为1h，水淬至室温，熔覆层硬度由熔覆态的47HRC提高至热处理态的56HRC。
实施例3
S1：采用3.0mm厚纯钛板材作为刀具基材，经过刀坯冲压成型后利用激光熔覆将TC4+TiC+SiC合金粉末熔覆至刃口处，形成纯钛刀具刃口2.8mm宽的强化层。其中，所述TC4+TiC+SiC合金粉末配比为TC4占重量百分比为32％，TiC占重量百分比为58％，SiC占重量百分比为10％。
S2：将S1获得的熔覆样品加热至1000℃，并保温2h，水淬至室温，然后将水淬样品进一步加热至500℃进行回火热处理，保温时间为1h，水淬至室温，熔覆层硬度由熔覆态的48HRC提高至热处理态的57HRC。
以上对本申请实施例所提供的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，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (9)
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-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。
4.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，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。
8.一种刀刃硬度提高的激光熔覆钛合金刀具，其特征在于，所述激光熔覆钛合金刀具通过上述权利要求1-7之一所述的热处理方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的激光熔覆钛合金刀具，其特征在于，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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211271301.9A CN115595575A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211271301.9A CN115595575A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115595575A true CN115595575A (zh) | 2023-01-13 |
Family
ID=84846019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211271301.9A Pending CN115595575A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115595575A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06101063A (ja) * | 1992-09-24 | 1994-04-12 | Mitsubishi Materials Corp | チタンまたはチタン合金製部材の製造方法 |
| CN2551418Y (zh) * | 2002-07-22 | 2003-05-21 | 广州富通光科技术有限公司 | 一种带激光熔覆合金层刃口的刀具 |
| CN105695981A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-22 | 北京有色金属研究总院 | 一种钛合金表面高韧性高硬度抗压涂层及其制备方法 |
| CN109518179A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 杭州巨星科技股份有限公司 | 一种带有刃口的工具及其制造方法 |
| CN110857469A (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-03 | 沈阳钛成科技合伙企业(有限合伙) | 一种钛合金刀具刃口耐磨涂层及其制备方法 |
| RU2725469C1 (ru) * | 2019-12-16 | 2020-07-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп") | Способ восстановления и упрочнения антивибрационных полок титановых лопаток компрессора гтд |
| US20200215646A1 (en) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | George H. Lambert | Laser deposition process for a self sharpening knife cutting edge |
| CN114427017A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-03 | 苏州志韧机械刀片有限公司 | 一种高强度耐腐蚀高合金刀具的热处理工艺 |
| CN115094413A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-09-23 | 阳江合金材料实验室 | 基于激光熔覆钛合金粉末的高端纯钛刀具及其制备方法 |
| WO2022205782A1 (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 岭东核电有限公司 | 核用碳化硅包壳连接方法、碳化硅包壳及其应用 |
-
2022
- 2022-10-17 CN CN202211271301.9A patent/CN115595575A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06101063A (ja) * | 1992-09-24 | 1994-04-12 | Mitsubishi Materials Corp | チタンまたはチタン合金製部材の製造方法 |
| CN2551418Y (zh) * | 2002-07-22 | 2003-05-21 | 广州富通光科技术有限公司 | 一种带激光熔覆合金层刃口的刀具 |
| CN105695981A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-22 | 北京有色金属研究总院 | 一种钛合金表面高韧性高硬度抗压涂层及其制备方法 |
| CN109518179A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 杭州巨星科技股份有限公司 | 一种带有刃口的工具及其制造方法 |
| CN110857469A (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-03 | 沈阳钛成科技合伙企业(有限合伙) | 一种钛合金刀具刃口耐磨涂层及其制备方法 |
| US20200215646A1 (en) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | George H. Lambert | Laser deposition process for a self sharpening knife cutting edge |
| RU2725469C1 (ru) * | 2019-12-16 | 2020-07-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп") | Способ восстановления и упрочнения антивибрационных полок титановых лопаток компрессора гтд |
| WO2022205782A1 (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 岭东核电有限公司 | 核用碳化硅包壳连接方法、碳化硅包壳及其应用 |
| CN114427017A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-03 | 苏州志韧机械刀片有限公司 | 一种高强度耐腐蚀高合金刀具的热处理工艺 |
| CN115094413A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-09-23 | 阳江合金材料实验室 | 基于激光熔覆钛合金粉末的高端纯钛刀具及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 廖赞;缪卫东;马嘉丽;: "钛合金在生物医药领域应用现状和展望", 新材料产业, no. 03, 5 March 2017 (2017-03-05), pages 29 - 34 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103740983B (zh) | 高强韧耐腐蚀时效强化型镍基合金及直接时效热处理方法 | |
| CN101487103B (zh) | 钒铌复合合金化冷作模具钢及其制备方法 | |
| CN100482842C (zh) | 高韧高耐磨冷作模具钢 | |
| CN111378873B (zh) | 变形高温合金及其制备方法、发动机热端旋转部件和发动机 | |
| CN101713052B (zh) | 非淬火高强韧性冷作工模具钢及生产工艺 | |
| CN108441705A (zh) | 一种高强度镍基变形高温合金及其制备方法 | |
| CN101586214B (zh) | 高硬度高耐磨粉末冶金高速钢 | |
| CN110016617B (zh) | 一种冷作模具钢及其制备方法 | |
| CN102212756A (zh) | 铬钼钒系热作工模具钢及其热处理工艺 | |
| CN109852880A (zh) | 一种高热强性热作模具钢及其制造方法 | |
| CN102433466A (zh) | 一种含稀土元素的镍钴基高温合金及其制备方法 | |
| CN101684530A (zh) | 超耐高温镍铬合金及其制造方法 | |
| CN103334054A (zh) | 经济型含铝热挤压模具钢及其制备、热处理和表面处理方法 | |
| CN104099529B (zh) | 一种钢管穿孔顶头及其制备方法 | |
| CN109972040A (zh) | 高强度高耐蚀抗菌刀具用不锈钢及其制备方法 | |
| CN104451421A (zh) | 一种高强韧性双金属带锯条背材用钢及其制备方法 | |
| JP5010819B2 (ja) | ステンレス帯鋼 | |
| CN102796958B (zh) | 防止CrWMn钢网状碳化物的合金设计钢机械刀片 | |
| CN107747050A (zh) | 一种铁素体不锈钢合金材料及其制备方法 | |
| CN107937756A (zh) | Ni‑Cr基沉淀硬化型变形高温合金材料及其制备方法 | |
| CN109898028A (zh) | 抗高温氧化的奥氏体耐热不锈钢及其制备方法与用途 | |
| CN115595575A (zh) | 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 | |
| CN105950991A (zh) | 一种含铜高抛光模具钢及其制备工艺 | |
| CN101962738A (zh) | 超细碳化物高合金工具钢刃钢镶接机械刀片 | |
| CN106381364A (zh) | 一种改善叶片钢2Cr12MoV晶粒度的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |