專利名稱：農(nóng)用收割機復合刀片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心鑄造工藝，具體應用于刀具的生產(chǎn)制造，尤其是一種農(nóng)用收 割機復合刀片制造方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)機行業(yè)的收割機械上需要使用大量的刀片，全國目前收割機的保有量為小麥 收割機40萬臺左右，水稻收割機25萬臺左右。每年使用的65Mn、T9的刀片達2 3千萬 片。近年來，我國農(nóng)業(yè)機械化水平，特別是機械收割作業(yè)量和比例得到迅速的提高，牧草機 刀片、玉米及青飼料收割機刀片、棉桿機械刀片、牧草喂入式條形刀片等易損件的使用量均 隨著主機產(chǎn)量的增長而快速增加。如全國目前玉米收割機保有量為4萬臺，青飼料收割機 保有量為0.5萬臺，這些收割機的刀片，使用壽命亟待提高和解決。目前我國在市場上大量應用的刀片主要以單金屬材料為主，如65Mn、T8、T9和 TlO工具鋼，經(jīng)淬火+回火，或表面高頻淬火熱處理后使用。調(diào)質(zhì)處理后刀片的整體硬度為 HRC45 48，高頻淬火后刀片使用的表面層硬度達到HRC48 56 (如稻麥收割機刀片)。在 二十世紀七、八十年代，農(nóng)機有關(guān)單位曾試驗研究、應用過45號鋼經(jīng)滲硼、碳氮共滲、軟氮 化等表面化學熱處理工藝，通過表面強化手段來提高收割機刀片的使用壽命。有的單位也 研制過采用表面堆焊、噴涂金屬陶瓷粉末等方法，強化耐磨層，以提高刀片的使用壽命。目 前國外的刀片仍以單金屬65Mn2Si彈簧鋼、T9和TlO工具鋼等為主。上述這些都為單金屬 刀片，國內(nèi)的刀片都普遍存在硬度、耐磨性不高，使用壽命較低，一般最多使用兩個收割季， 常因為磨損嚴重而完全不能繼續(xù)使用，而目前進口的刀具在國內(nèi)使用時由于耕地內(nèi)石塊、 金屬等雜物較多，刀片本身性脆，多發(fā)生打刀現(xiàn)象而影響使用。每次更換一次刀片既費時又 費力，嚴重影響工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種農(nóng)用收割機復合刀片制造方法，通過該方法 制造的復合刀片具有強韌性、高耐磨性，且其具有自磨刃功能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種農(nóng)用收割機復合刀片制 造方法，所述復合刀片由三層金屬層組成，外層和內(nèi)層均為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，中層為馬 氏體不銹鋼，所述制造方法的步驟為(1)離心澆注外層金屬液將低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼加熱到其液相線以上30 150°C，然后在離心管模內(nèi)進行澆注，形成外層金屬層；(2)離心澆注中間層金屬液待外層金屬層冷卻至其液相線以下30 200°C時，開 始澆注馬氏體不銹鋼金屬液，形成中間金屬層；(3)離心澆注內(nèi)層金屬液待中間金屬層冷卻至其液相線溫度以下30 200°C時， 開始澆注低合金高強度鋼金屬液，形成內(nèi)層金屬層；(4)推管并進行熱處理待內(nèi)層金屬層溫度為950 1000°C時推管，熱裝爐，退火溫度為700 900°C，緩冷，得到離心坯；(5)環(huán)軋輾擴將上述熱處理后的離心坯加熱至1000 1230°C，然后在輾壓機上 軋制；(6)熱處理將上述軋制后的離心坯進行退火熱處理，退火溫度為660 920°C ；(7)切割成型用水刀切割或線切割將離心坯切割成成型金屬刀片；(8)將上述成型金屬刀片進行熱處理先加熱至780 1300°C，淬油，然后在 150 590°C回火。優(yōu)選的，上述低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼為16MnV、27SiMn或Q420，馬氏體不銹鋼為 9Crl8MoV 或 9Crl8Mo。進一步的，上述步驟中具體的退火工藝為當外層金屬層和內(nèi)層金屬層為 16MnV，中間金屬層為9Crl8MoV時，為750 780°C X4h+700 730°C X8h ；當外層金屬層 和內(nèi)層金屬層為27SiMn，中間金屬層為9Crl8MoV時，為850 870°C X 12h。更進一步的，上述步驟(8)中加熱溫度為1050°C，淬油，然后在170 180°C低溫 回火。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于通過本發(fā)明方法制的復合刀片，其母 材為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，保證了刀片具有整體強韌性，使刀片可以承受各種載荷(包括 沖擊載荷)而不會斷裂或局部脆斷，刃口材料為高硬度、高耐磨性材料，經(jīng)熱處理后表面硬 度可達HRC58 62，其使用壽命可比普通的65Mn鋼、T9和TlO工具鋼刀具提高2 4倍； 本方法制造的復合刀片外硬內(nèi)韌，使用過程中具有自磨刃的效果，即當表面遭遇強烈磨損 時，母材整體產(chǎn)生一定磨損，這樣就可保證復合刀片在使用的過程中始終保持鋒利的刃口。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。實施例116MnV/9Crl8MoV/16MnV三層復合金屬刀片的生產(chǎn)，外、中、內(nèi)層厚度分別為38mm、 15_、；35_，管坯直徑為洸9. 9mm，長度為1605mm，16MnV液相線為1510°C，9Crl8MoV液相線 為 1440 0C ο1、根據(jù)成品的性能要求進行選材，內(nèi)、外層母材均選取低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 16MnV，中間層選取高硬度的馬氏體不銹鋼9Crl8MoV。2、可采用廢鋼作為主要原料，經(jīng)電弧爐(中頻爐)冶煉、VOD爐精煉，煉鋼過程控 制氣體含量和夾雜物含量；熔煉后還應進行成分調(diào)節(jié)、去渣以及脫氣處理。外層、內(nèi)層和中 層鋼水熔煉成分(重量百分比)參見表1。表 1
CSiMnPSCrMoV16MnV0. 1690. 4141. 4690.025650.019810.071279Crl8MoV1. 19670. 35690.45260. 0190. 010720. 2861. 24880. 103
注表1中，余量元素為鐵。3、離心機管模經(jīng)過低溫預熱至200°C后，需在內(nèi)表面噴上一層較薄的水基鋯英粉 與石英粉組成的耐熱高強度涂料，同時上好兩端擋板，低速旋轉(zhuǎn)，低溫烘烤，等待澆鑄。4、分層離心澆注金屬液，首先澆注外層金屬液，將管模轉(zhuǎn)速提高到860rpm，在 1570°C時澆注外層16MnV金屬液，管模外噴水進行冷卻，待外層金屬層內(nèi)表面溫度降至 1410°C，將管模轉(zhuǎn)速提高到1047rpm，澆注中間的9Crl8MoV金屬液，管模外噴水冷卻，待中 間金屬層內(nèi)表面溫度降至1340°C后，將管模轉(zhuǎn)速提高到1315rpm，澆注內(nèi)層16MnV金屬液， 管模外噴水冷卻，澆注過程中進行惰性氣體保護。本發(fā)明中管模的轉(zhuǎn)速根據(jù)管模內(nèi)徑和鋼
種確定(實施例2同)，一般重力倍數(shù)在50 200G，管模轉(zhuǎn)速n=29. 9 ^^ ,其中R為管
坯內(nèi)半徑，公式中G帶入50 200。5、管坯內(nèi)表面溫度950 1000°C溫度推管，熱裝爐進行退火熱處理，退火工藝為 750 780°C X4h+700 730°C X8h，緩冷。6、將上述處理后的離心管坯內(nèi)外表面及端面都進行機械加工。外表面由于涂料的 原因?qū)⑿纬删鶆虻耐勾虪?，?nèi)表面由于離心力的排渣作用存有薄薄的渣層。機加工之后取 樣進行性能檢驗及整體探傷，達到完全合格后入庫；7、加工后的離心管坯要經(jīng)過環(huán)軋輾擴工藝軋制。具體為先將 16MnV/9Crl8MoV/16MnV三層金屬離心管坯在加熱爐中加熱到1170°C 1190°C ；然后在輾 軋機上進行輾擴軋制，軋制厚度可以滿足刀具的要求，該技術(shù)制造坯料的表面質(zhì)量好，材料 利用率高。環(huán)形爐的加熱控制情況參見表2。表2
管坯規(guī)格 mm加熱溫度 °c在爐時間 分鐘一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)Φ259Χ80Χ 1500<8001080±201180±101180±10^120注二區(qū)溫度可視軋制節(jié)奏進行調(diào)節(jié) 進爐到加熱區(qū)的時間大于60分鐘，保溫時間大于30分鐘。8、軋制后的坯料要進行退火熱處理和矯直。軋制后的坯料存在應力，需要進行退 火處理，以消除應力和便于刀具的切割加工。退火熱處理工藝為將軋制后的管子加熱至 800 850°C，緩冷；9、采用水刀切割或線切割等無熱反應區(qū)的切割方法將軋制后的坯料進行切割，然 后采用油壓機或水壓機等壓力設(shè)備進行鍛平處理，再加工出成型金屬刀具；10、對上述成型金屬刀具進行淬火+低溫回火熱處理。淬火工藝為1050°C淬油， 油冷，低溫回火工藝為170 180°C回火。實施例227SiMn/9Crl8MoV/27SiMn三層金屬復合刀片的生產(chǎn)，外、中、內(nèi)層厚度分別為38_、15_、；35_，管坯直徑為319. 3mm,長度為1655mm，27SiMn的液相線為1497 °C， 9Crl8MoV的液相線為1440°C。1、根據(jù)成品的性能要求進行選材，內(nèi)外層母材選取高強度鋼27SiMn，中間層工作 層選取高硬度馬氏體不銹鋼9Crl8MoV。2、采用廢鋼作為主要原料，經(jīng)電弧爐(中頻爐)冶煉、VOD爐精煉，煉鋼過程控制 氣體含量和夾雜物含量；熔煉后還應進行成分調(diào)節(jié)、去渣以及脫氣處理。外層、內(nèi)層和中層 鋼水熔煉成分(重量百分比)參見表3。表權(quán)利要求
1.一種農(nóng)用收割機復合刀片制造方法，其特征在于所述復合刀片由三層金屬層組 成，外層和內(nèi)層均為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，中層為馬氏體不銹鋼，所述制造方法的步驟為(1)離心澆注外層金屬液將低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼加熱到其液相線以上30 150°C，然 后在離心管模內(nèi)進行澆注，形成外層金屬層；(2)離心澆注中間層金屬液待外層金屬層冷卻至其液相線以下30 200°C時，開始澆 注馬氏體不銹鋼金屬液，形成中間金屬層；(3)離心澆注內(nèi)層金屬液待中間金屬層冷卻至其液相線溫度以下30 200°C時，開始 澆注低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼金屬液，形成內(nèi)層金屬層；(4)推管并進行熱處理待內(nèi)層金屬層溫度為950 1000°C時推管，熱裝爐，退火溫度 為700 900°C，緩冷，得到離心坯；(5)環(huán)軋輾擴將上述熱處理后的離心坯加熱至1000 1230°C，然后在輾壓機上軋制；(6)熱處理將上述軋制后的離心坯進行退火處理，退火溫度為660 920°C；(7)切割成型用水刀切割或線切割將離心坯切割成成型金屬刀片；(8)將上述成型金屬刀片進行熱處理先加熱至780 1300°C，淬油，然后在150 590 °C回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)用收割機復合刀片制造方法，其特征在于所述低合金高 強度結(jié)構(gòu)鋼為16MnV、27SiMn或Q420，所述馬氏體不銹鋼為9Crl8MoV或9Crl8Mo。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)用收割機復合刀片制造方法，其特征在于所述步驟(4) 中具體的退火工藝為當外層金屬層和內(nèi)層金屬層為16MnV，中間金屬層為9Crl8MoV時，為 750 780°C X4h+700 730°C X8h ；當外層金屬層和內(nèi)層金屬層為27SiMn，中間金屬層 為 9Crl8MoV 時，為 850 870°C X 12h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的農(nóng)用收割機復合刀片制造方法，其特征在于所述步驟(8) 中加熱溫度為1050°C，淬油，然后在170 180°C低溫回火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)用收割機復合刀片制造方法，該復合刀片由三層金屬層組成，外層和內(nèi)層均為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，中層為馬氏體不銹鋼，所述制造方法的步驟為先在離心管模上離心澆注外層金屬、中間層金屬以及內(nèi)層金屬；然后推管并進行熱處理，即得離心管坯；將離心管坯環(huán)軋輾擴；將軋制后的坯料進行退火熱處理，退火溫度為660～920℃；再用水刀切割或線切割等無熱反應區(qū)的切割方法將軋制坯切割成成型金屬刀片；將成型刀片進行熱處理。通過本發(fā)明方法制造的復合刀片具有強韌性、高耐磨性，且具有自磨刃功能。
文檔編號C21D9/08GK102126007SQ201010295930
公開日2011年7月20日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉富強, 宋亞峰, 張悅, 張振軍, 曹俊峰, 王黎輝, 郝云龍, 陳建波 申請人:中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院, 新興鑄管股份有限公司