一种铁工冷锯锯片基体钢及其制备方法与流程

本发明属于合金工具钢制备术领域，具体涉及一种铁工冷锯锯片基体钢及其制备方法。

背景技术：

1、铁工冷锯作为新型钢棒、轴承钢切割工具，目前国内市场铁工产品基体需求量每年大约在8～10万片左右，国内外没有大型专业集中生产铁工产品基体的锯片厂商，国内外市场份额相对零散，且国内铁工产品供应商多半侧重后产品时代，有较大市场空间。

2、作为铁工冷锯基体的钢种，首先，需要具有较高的强度和良好的塑韧性，以确保在承载重载荷、进行切割作业时不易发生断裂或过度变形；其次，即使在达到较高硬度的情况下，也必须保持良好的抗冲击能力，这意味着即便是在高速旋转切割过程中遭受强烈的振动和冲击，钢材仍能保持稳定，减少因冲击导致的早期失效风险，从而延长冷锯片的使用寿命和保持其切割性能。

3、在现有技术中，作为铁工冷锯的基体钢，普遍采用含碳量都在0.75(wt％)以上的钢种(如sks51、80crv)，这些钢均属于高碳工具钢和高碳低合金工具钢类。其中sks51材料，凭借化学成分含有1.3-2.0wt％的ni，在硬度hrc48-50应用切割具备较好的抗冲击能力，但因刚性不足导致在高速旋转切割过程中产生较大变形，影响切割精度和平整度，并可能导致断口表面粗糙，从而降低使用寿命，且价格较高。

4、而80crv2是一种国内钢厂生产的合金弹簧钢，其含碳量约为0.85％，同时添加了钒(v)元素(约0.15％-0.25％)，这些元素有助于提高强度、硬度以及一定的热处理后的回弹性。在hrc48-50硬度范围下，80crv2确实具备一定的抗冲击能力，但由于其设计初衷更多倾向于弹簧等需要较好弹性的部件，而非专为承受金属切削高冲击载荷的锯片应用，因此用于切割棒材时，其抗冲击性和耐磨损能力相比专业冷锯片基体材料可能略显不足，这也反映在其相对较低疲劳极限和使用寿命上。

5、因此，需要研制一种在具有优异冲击韧性和硬度及抗拉强度的铁工冷锯锯片用基体钢，能够解决切削过程中锯片出现裂纹或变形，使用寿命低等缺点。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种铁工冷锯锯片基体钢及其制备方法。本发明提供的铁工冷锯锯片基体钢，具有优异的冲击韧性，并且同时兼具较高的硬度和抗拉强度，以及良好的塑韧性和热稳定性，应用于提供冷锯锯片的制备中，能够有效提升铁工冷锯片的刚性及抗冲击能力，解决在切割过程发生的变形和裂口问题，有效提高其使用寿命。

2、本发明的技术方案是：

3、一种铁工冷锯锯片基体钢，包括如下化学元素及其质量百分比：c：0.75～0.9％，si：

4、0.15～0.35％，mn：0.4～0.5％，ni：0.7～1.3％，cr：0.3～0.5％，mo：0.1～0.2％，v：

5、0.1～0.2％，co：0.1～0.3％，al：0.03～0.05％，ce：0.01～0.06％，余量为fe和不可避免的杂质元素。

6、进一步地，所述的铁工冷锯锯片基体钢，包括如下化学元素及其质量百分比：

7、c：0.78～0.88％，si：0.2～0.3％，mn：0.42～0.48％，ni：0.72～1.26％，cr：

8、0.35～0.42％，mo：0.12～0.18％，v：0.11～0.17％，co：0.15～0.27％，al：0.034～0.042％，ce：0.02～0.05％，余量为fe和不可避免的杂质元素。

9、进一步地，所述的铁工冷锯锯片基体钢中，所述ni、mo、v、co的质量百分比的总和为1.0～2.0％。

10、更进一步地，所述的铁工冷锯锯片基体钢中，所述ni、mo、v、co的质量百分比的总和为1.1～1.8％。

11、另外，本发明还提供了一种所述的铁工冷锯锯片基体钢的制备方法，包括如下步骤：

12、s1、冶炼、铸锭：将冶炼后的钢水进入连铸机，通过连续铸造得到铸坯，或者采用模铸方式形成铸锭；

13、s2、轧制：将步骤s1所得的铸坯或铸锭进行轧制；

14、s3、淬火：将步骤s2所得的轧制后的钢板进行淬火；

15、s4、回火热处理：将步骤s3淬火后的钢板段进行回火热处理，即得。

16、进一步地，所述步骤s2中的轧制过程为，先将步骤s1所得的铸坯或铸锭加热至300～400℃，保温30～50min，接着升温至500～600℃，保温30～50min，继续升温至850～1000℃，保温60～120min后，进行轧制，终轧温度为800～920℃，获得轧制后的钢板。

17、进一步地，所述步骤s3中的淬火过程为：将步骤s2所得的轧制后的钢板水冷降温至200～300℃，接着进行空冷。

18、进一步地，所述步骤s4中回火热处理的过程为：将步骤s3所得的钢板以2～4℃/min的升温速加热至250～400℃，保温1～3h。

19、进一步地，所述步骤s1中冶炼时的温度为1500～1600℃。

20、本发明还提供了一种上述的基体钢在制备铁工冷锯锯片中的应用。

21、本发明提供的铁工冷锯锯片基体钢在化学成分设计时，对其组分进行充分优化，以元素fe为基础，同时搭配上特定比例的si、mn、ni、cr、mo、v、co、al、ce等元素，并且采用特定的制备工艺，进行冶炼、铸锭、轧制、淬火和回火等步骤，制备得到的铁工冷锯锯基体钢。

22、本技术发明人在实际生产过程中，经过大量的实验研究发现，在提高基体钢的冲击韧性的同时，保证硬度和抗拉强度能够不受到较大影响，必须综合考虑各种元素的作用效果及其交互作用，进行系统而细致的试验研究，而发明人在研究过程中发现，当原料中ni、mo、v、co四种元素的质量比百分比控制在1.0～2.0％时，更加优选的，控制在1.1～1.8％之间时，同时与本发明的其他各元素协同作用，可以有效防止奥氏体晶粒粗化，使晶粒细密，制得的基体钢能够有效达到硬度、抗拉强度和冲击韧性之间的最佳匹配。

23、经试验验证，本发明制得的铁工冷锯锯片基体钢的具有优异的冲击韧性，可以达到95～105j，在锯片在高速运转的工作中，能够更好的吸收和分散受到的反复的冲击力，有效阻止锯片内部或者表面裂纹的产生和扩展，减低因疲劳、冲击而导致突然断裂的风险，并且还可以保证在极端工况下依旧保持较好的稳定性、安全性。

24、进一步地，本发明实施例制得的基体钢的洛氏硬度大于49hrc，抗拉强度在1300mpa以上，疲劳极限最高可达802mpa，应用制备成冷锯锯片时能够承受更大的拉力而不发生断裂，能够保证锯片在长时间使用后仍保持锐利，减小磨损速度，切割过程中更不容易因受力变形而影响切割效率和刀具寿命，从而延长工具使用寿命和降低故障风险。

25、更进一步地，本发明提供的特定的制备工艺对制得的基体钢的材料性能也具有良好的提升效果，例如，优化轧制过程中的加热过程，采用分段式加热、保温的制备工艺，能有效控制加热速度和保温时间，避免过快加热或长时间高温保温造成晶粒长大，而淬火时先水冷再空冷的方式，可以有效提高制得的基体钢的淬透性和淬硬性；在回火过程中，控制钢板以2～4℃/min的升温速加热至250～400℃，保温1～3h，然后进行空冷，通过回火热处理，能够有效调节内部的显微组织结构，提高制得的基体钢材料的硬度和抗拉强度，同时还能改善其冲击韧性和切削性能，确保制得的基体钢具有良好的综合力学性能。

26、与现有技术相比，本发明提供的铁工冷锯锯片基体钢及其制备方法具有以下优势：

27、(1)本发明提供的铁工冷锯锯片基体钢通过合理选择合金元素种类、优化其比例，并结合本发明特定的制备工艺，最终成功实现了对材料性能的重大突破，在显著提高冲击韧性的同时，还保证了基体钢具有优异的硬度、抗拉强度和疲劳极限，有效提高了其在承受大应力下的抗破坏能力，并有效改善了材料抵抗冲击载荷时发生脆性断裂的问题。

28、(2)本发明提供的铁工冷锯锯片基体钢，通过特定的制备工艺，有效提高了基体钢的强度和抗冲击能力，以及良好的塑韧性和热稳定性，应用与制备铁工冷锯锯片后，确保整个锯片截面硬度均匀，切割刃口保持锋利且不易磨损，可大幅度提升铁工冷锯片在切割过程中的使用寿命及切割质量。