D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.03.011 第32卷第3期 北京科技大学学报 Vol 32 No 3 2010年3月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng Mar.2010 包覆浇铸和热轧工艺制备Q235 CrWMn刀具材料 解国良刘靖韩静涛韩晓光 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要通过包覆浇铸+热轧变形工艺，制备了Q235CWM钢复合刀具材料，并用扫描电子显微镜(SEM)和维氏硬度仪分 析了复合材料的界面组织、成分和性能的变化规律.实验结果表明，通过真空治炼浇铸以及变形量超过9%的热轧工艺，可以 实现两种组元金属材料之间的冶金结合，其中CxW等元素的过渡层宽度仅为10~40“m·随后的热处理研究发现，复合材料 在830士5℃保温后空冷或者油淬时，Q235一侧为珠光体十铁素体组织，CWMn一侧为马氏体组织，其硬度可达600~750HV, 使复合刀具材料同时具有较好的韧性和强度. 关键词复合材料：刀具材料：复合铸造：界面 分类号TG335 Preparation of Q235/CrW M n cutting toolm aterialby com posite casting and hot rolling XIE Guo-liang LIU Jing HAN Jing-tao HAN Xiao Guang School ofMaterials Science and Engineerng University of Science and Technolgy Beijing Beijing 100083 China ABSTRACT A composite cutting tool material consisting of Q235 and CWMn steel was prepared by canposite casting and hot olling pmcess Thmough vacuum melting and casting followed by hot rolling defomation with a relative reduction larger than 90,ex- cellent metallurgical bonding beteen the canponentmaterials was obtained with an interface lyer of only 10 to 40m w ide Heat treament experin ents with different cooling modes were carried out The results showed that after air cooling or oil quenching a m ix- ture m icmostnucture of ferrite and pearlite in Q235 was fomed W hile in the side ofC Mn a martensite stnucture with a m icm hand- ness of 600 to 750 HV was found The composite material exhibits the excellent camprehensive mechanical pmoperties of both high toughness and strength KEY W ORDS composite materials cutting toolmaterials camposite casting interface 由于刀具材料的工作环境比较苛刻，人们对其 合成形，就可以使其整体具有高强度、高韧性的综合 硬度、耐磨性和抗冲击性等性能要求较高).其 性能，满足刀具材料的要求4)，本文采用包覆浇铸 中，解决高硬度、强度与韧性之间的矛盾问题一直是 与热轧变形相结合的方法，制备了Q235 A /CWMn 刀具材料发展的主要课题之一·层状复合材料的发 基复合刀具材料，为金属基复合材料在刀具材料领 展，给刀具材料的开发提供了新思路，层状金属基 域的应用进行了研究， 复合材料是将两种或者多种不同性能的材料组元， 1实验材料及方法 通过液态或者固态方式结合在一起制备成形的，其 中各组元保持自身的组织性能，从而使复合材料整 1.1实验材料 体具有独特的综合性能，利用层状金属基复合材料 实验采用的原料分别为Q235级碳素结构钢和 的这一特点，将不同韧性和强度的金属材料进行组 CWMn工具钢，其化学成分如表1所示 收稿日期：2009-09-26 作者简介：解国良(1985)男，博士研究生：韩静涛(1957一)男，教授，博士，Email hanj mater usth edu cn第 32卷 第 3期 2010年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．3 Ｍａｒ．2010 包覆浇铸和热轧工艺制备 Ｑ235／ＣｒＷＭｎ刀具材料 解国良 刘 靖 韩静涛 韩晓光 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京 100083 摘 要 通过包覆浇铸 ＋热轧变形工艺‚制备了 Ｑ235／ＣｒＷＭｎ钢复合刀具材料‚并用扫描电子显微镜 （ＳＥＭ）和维氏硬度仪分 析了复合材料的界面组织、成分和性能的变化规律．实验结果表明‚通过真空冶炼浇铸以及变形量超过 90％的热轧工艺‚可以 实现两种组元金属材料之间的冶金结合‚其中 Ｃｒ、Ｗ 等元素的过渡层宽度仅为 10～40μｍ．随后的热处理研究发现‚复合材料 在 830±5℃保温后空冷或者油淬时‚Ｑ235一侧为珠光体 ＋铁素体组织‚ＣｒＷＭｎ一侧为马氏体组织‚其硬度可达600～750ＨＶ‚ 使复合刀具材料同时具有较好的韧性和强度． 关键词 复合材料；刀具材料；复合铸造；界面 分类号 ＴＧ335 ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＱ235／ＣｒＷＭｎｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｍａｔｅｒｉａｌｂｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｓｔｉｎｇａｎｄｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇ ＸＩＥＧｕｏ-ｌｉａｎｇ‚ＬＩＵＪｉｎｇ‚ＨＡＮＪｉｎｇ-ｔａｏ‚ＨＡＮＸｉａｏ-Ｇｕａｎｇ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｍａｔｅｒｉａｌ‚ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆＱ235ａｎｄＣｒＷＭｎｓｔｅｅｌ‚ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｓｔｉｎｇａｎｄｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｖａｃｕｕｍｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｃａｓｔｉｎｇ‚ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈａｒｅｌａｔｉｖｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｌａｒｇｅｒｔｈａｎ90％‚ｅｘ- ｃｅｌｌｅｎｔｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｂｏｎｄｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ‚ｗｉｔｈａｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｌａｙｅｒｏｆｏｎｌｙ10ｔｏ40μｍｗｉｄｅ．Ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｍｏｄｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｆｔｅｒａｉｒｃｏｏｌｉｎｇｏｒｏｉｌｑｕｅｎｃｈｉｎｇ‚ａｍｉｘ- ｔｕｒｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｉｔｅａｎｄｐｅａｒｌｉｔｅｉｎＱ235ｗａｓｆｏｒｍｅｄ．ＷｈｉｌｅｉｎｔｈｅｓｉｄｅｏｆＣｒＷＭｎ‚ａｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｍｉｃｒｏｈａｒｄ- ｎｅｓｓｏｆ600ｔｏ750ＨＶｗａｓｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｅｘｈｉｂｉｔｓｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｏｔｈｈｉｇｈ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｓｔｉｎｇ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ 收稿日期：2009--09--26 作者简介：解国良 （1985— ）‚男‚博士研究生；韩静涛 （1957— ）‚男‚教授‚博士‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｈａｎｊｔ＠ｍａｔｅｒ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 由于刀具材料的工作环境比较苛刻‚人们对其 硬度、耐磨性和抗冲击性等性能要求较高 ［1--3］．其 中‚解决高硬度、强度与韧性之间的矛盾问题一直是 刀具材料发展的主要课题之一．层状复合材料的发 展‚给刀具材料的开发提供了新思路．层状金属基 复合材料是将两种或者多种不同性能的材料组元‚ 通过液态或者固态方式结合在一起制备成形的．其 中各组元保持自身的组织性能‚从而使复合材料整 体具有独特的综合性能．利用层状金属基复合材料 的这一特点‚将不同韧性和强度的金属材料进行组 合成形‚就可以使其整体具有高强度、高韧性的综合 性能‚满足刀具材料的要求 ［4--5］．本文采用包覆浇铸 与热轧变形相结合的方法‚制备了 Ｑ235Ａ／ＣｒＷＭｎ 基复合刀具材料‚为金属基复合材料在刀具材料领 域的应用进行了研究． 1 实验材料及方法 1∙1 实验材料 实验采用的原料分别为 Ｑ235级碳素结构钢和 ＣｒＷＭｎ工具钢‚其化学成分如表 1所示． DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．03．011