[发明专利]一种高韧性旋耕刀用钢及其热处理方法

说明书

本发明公开了一种高韧性旋耕刀用钢及其热处理方法，钢的成分组成及质量百分含量：C：0.30‑0.36%,Mn：0.90‑1.50%,Si：0.20.‑0.50%，B：0.001‑0.006%，S≤0.02%，P≤0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质；热处理方法包括方法依次包括如下工序：淬火、保温、水冷、回火和保温。本发明通过通过调整成分，提高钢了钢的韧性和淬透性，同时采用相应热处理工艺，使旋耕刀冲击韧性提高到15‑25J。满足高韧性农机具旋耕刀的使用要求，生产成本低。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于农业机械的高韧性旋耕刀用钢及其热处理方法。

背景技术

农业机械多为露天作业，工作环境差，使用环境较为恶劣。旋耕刀是旋耕机的关键零件和易损件，它通过前进和旋转运动，直接对耕地进行耕耙作业，经常与土壤、砂石、作物秸秆以及根块等接触，其性能直接影响旋耕机的耕作质量和作业效率，旋耕刀除需硬度外还需足够的韧性。目前，制作旋耕刀主要材料一般为65Mn优质碳素结构钢和60Si2Mn弹簧钢两大类,一般采用淬火加中温回火，淬火温度：850-900℃，油淬，回火温度：400-450℃ 。用这两种材质经热处理制作刀片硬度：45-55 HRC，具有硬度值较高特点, 但冲击值只有5-15J，存在冲击韧性较低的问题。

中国专利申请201910187480X公开了一种旋耕刀材料及制备方法，其合金成分含有Ni、V、Nb、Cr等，合金成本较高，并且工艺复杂，生产成本较高。有鉴于此，亟待加以改进。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷,本发明提供一种高韧性旋耕刀用钢及其热处理方法，在满足旋耕刀硬度要求的同时具有韧性好、生产成本低的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高韧性旋耕刀用钢，所述高韧性旋耕刀用钢化学成分组成及质量百分含量为：C：0.30-0.36%,Mn：0.90-1.50%,Si：0.20.-0.50%，B：0.001-0.006%，S≤0.02%，P≤0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述高韧性旋耕刀用钢，显微组织为回火马氏体，脱碳深度为0；

上述高韧性旋耕刀用钢，钢的硬度45-47HRC，冲击韧性15-20J；

本发明还提供了一种高韧性旋耕刀用钢的热处理方法，所述方法依次包括如下工序：淬火、保温、水冷、回火和保温。

上述高韧性旋耕刀用钢的热处理方法，淬火温度为880-920℃，保温10-20min，水冷至室温，280-320℃回火，保温15-25min。

本发明各主要元素的作用及机理：

考虑本发明旋耕刀用钢一方面是要保证硬度和韧性的机械性能需求，另一方面还要考虑降低成本。

C：相比65Mn和60Si2Mn材质，本发明旋耕刀材料降低了C含量，C控制在 0.30-0.36%范围 ，C在钢中可部分溶入基体中起到固溶强化的作用，部分与合金元素形成合金碳化物。适量降低C含量可提高钢的韧性，同时由于C含量降低避免热处理表面脱碳问题，旋耕刀热处理后显微组织脱碳深度为0。

B: B含量大于0.001％具有显著的提高钢的淬透性的作用，但是B含量一旦超过0.006％则会对钢的韧性产生影响，本发明中B控制为0.001-0.006％，具有增加淬透性和强度的作用，可满足旋耕刀硬度要求。

Si：Si控制在0.20-0.50%范围，Si是固溶强化元素，使宏观组织更加均匀化，并且能减少凝固时凝固界面上成分过冷，使塑性和韧性增加。

Mn：Mn控制在0.90-1.50%范围，Mn具有固溶强化作用，从而提高铁素体和奥氏体的强度和硬度，同时降低先共析铁素体对应的临界冷速。