專利名稱：高速鋼刀具表面強流脈沖離子束處理技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于材料表面處理技術，主要涉及一種提高高速鋼刀具表面性能和使用壽命的新技術。
背景技術：
在現代機械制造工業中，各種機械產品仍廣泛地使用金屬材料，其加工過程使用大量的刀具。隨高精度機械加工設備的使用以及對機械零部件加工精度要求的提高，刀具的質量及使用壽命將直接影響產品成本、質量、生產效率和企業的經濟效益。因此，人們一直探索新型刀具材料或采用新型工藝方法提高傳統刀具材料的表面性能來滿足現代工業發展的需要。
目前在工業生產廣泛使用的刀具中，主要有碳鋼刀具、高速鋼刀具、硬質合金刀具、陶瓷刀具、cBN刀具、聚晶金剛石刀具等。而對于機械制造工業廣泛使用的黑色金屬材料，其加工過程所使用的刀具中，高速鋼刀具仍占最大的比例。因此如何提高高速鋼刀具的性能和使用壽命仍是刀具研究的重點之一。
在對提高高速鋼刀具性能的研究中，人們一方面通過材料化學成分的調整以及加工處理工藝的優化改善和提高刀具的使用性能。然而，通過該方面的研究來提高刀具壽命是有限的。隨表面處理技術的發展，在刀具表面進行鍍膜等表面處理能成倍地提高刀具的使用壽命。但由于鍍膜過程影響因素較多，并使刀具的價格顯著增加，在一定程度上影響了國內鍍膜刀具的使用。因此，開發高速鋼刀具表面處理工藝具有更重要的應用價值。
發明內容
本發明提供一種通過強流脈沖離子束(HIPIB)處理技術，從而提高高速鋼刀具表面性能和使用壽命。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是通過1～30次強流脈沖離子束對高速鋼刀具進行輻照，每次脈沖的脈沖寬度為50～100納秒，能量密度為80～300J/cm2；雖然采用強流脈沖離子束輻照后在一定程度上能顯著提高高速鋼的表面硬度和耐磨性，但由于強流脈沖離子束使表面產生大量亞穩的奧氏體組織，對使用性能產生不利的影響，因此還要進行1～3次深冷處理，深冷處理溫度為-40～-196℃，時間為0.1～4小時。深冷處理使亞穩奧氏體轉變成馬氏體組織，穩定刀具尺寸，提高刀具的表面硬度和耐磨性，進而提高刀具的使用壽命。
采用該技術與激光處理、電子束處理和常規離子注入等相比具有能量轉換率高、作用面積大、影響深度深、工藝容易控制等獨特優勢。而且，與傳統的涂層技術相比，該方法節能環保，工藝簡單穩定，沒有涂層與基體材料結合不良導致涂層脫落等問題。
權利要求
1.一種高速鋼刀具表面處理工藝方法，其特征在于a)通過1～30次強流脈沖離子束輻照高速鋼刀具表面，每次脈沖的脈沖寬度為50～100納秒，能量密度為80～300J/cm2；b)經過上述脈沖離子束輻照后再進行1～3次深冷處理，深冷處理溫度為-40～-196℃，時間為0.1～4小時。
全文摘要
采用強流脈沖離子束輻照進行高速鋼刀具表面處理，并結合后續的深冷處理，可改變高速鋼刀具表面的組織結構，提高高速鋼刀具的硬度、耐磨性，從而提高刀具的使用壽命。采用該技術與激光處理、電子束處理和常規離子注入等相比具有能量轉換率高、作用面積大、影響深度深、工藝容易控制等獨特優勢。與傳統的涂層技術相比，該方法節能環保，工藝簡單穩定，沒有涂層與基體材料結合不良導致涂層脫落等問題。
文檔編號C21D10/00GK1594605SQ20041005995
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月24日 優先權日2004年6月24日
發明者肖福仁, 李玉海, 廖波 申請人:燕山大學