本發(fā)明屬于五金刀剪制造領(lǐng)域，更具體地說，尤其涉及一種高硬度增材制造刀具。

背景技術(shù)：

目前我國刀具的制作材料一般選擇不銹鋼，刀具沖壓成形后再通過熱處理技術(shù)提高刀具的強度、硬度及耐磨性能，但是普通馬氏體不銹鋼刀具經(jīng)過熱處理強化后刃口硬度一般在hv600左右，已經(jīng)越來越難以滿足人們對高端刀具高硬度、高耐磨性等性能的要求，很多國內(nèi)企業(yè)采用國外的優(yōu)質(zhì)鋼材，例如日本千層鋼來制造高性能刀具，但這同時也增加了高端刀具的制造成本。

采用增材制造的方法在普通不銹鋼刀具的刀刃表面制取強化層，經(jīng)開刃后刃口硬度可達hv800以上，顯著提高刀具的耐磨性及使用壽命，真正實現(xiàn)好鋼用在刀刃上，大幅度降低刀具的制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高硬度增材制造刀具，采用合理的增材制造材料配比，使刀刃硬度提高，降低高端刀具的制作成本。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

本發(fā)明是一種高硬度增材制造刀具，包括刀柄、刀身、刀刃和增材制造強化層，所述增材制造強化層是在刀刃的刃口線位置采用激光通過同軸送粉的方式制備而成，所述增材制造強化層的制備材料是鐵基自熔性合金粉末，所述鐵基自熔性合金粉末按質(zhì)量百分比計，組成為碳0.6%-1.5%、鉻23%-35%、硅1%-2.5%、硼1%-2%、鎳6.5%-12%、錳1%-2%、鉬0.2%-0.3%、鐵44.7%-66.7%，粉末尺寸范圍為125-275um。

優(yōu)選地，所述增材制造強化層綜合性能最好時鐵基自熔性合金粉末按質(zhì)量百分比計，組成為碳1.0%、鉻28%、硅1.5%、硼1.2%、鎳10%、錳1.5%、鉬0.25%、鐵56.55%。

優(yōu)選地，所述增材制造強化層厚度范圍為1.5-2.5mm。

優(yōu)選地，經(jīng)開刃處理后增材制造強化層剩余厚度大于0.8mm。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，在刀具的刀刃的刃口線位置制備一層高硬度增材制造強化層，采用合理的增材制造材料配比，經(jīng)打磨開刃后，刀刃的刃口硬度可達hrc60以上，可以顯著提高刀具耐磨性及使用壽命；可以減少高端鋼材進口量，降低高端刀具的制作成本，提升高端刀具的市場競爭力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的a-a剖面放大圖。

圖3是本發(fā)明增材制造過程示意圖。

圖4是本發(fā)明增材制造強化層與基材的耐磨性對比圖。

其中：1、刀柄，2、刀身，3、刀刃，4、增材制造強化層，5、激光熔覆頭，6、增材制造材料，7、刃口線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明是一種高硬度增材制造刀具，包括刀柄1、刀身2和刀刃3，刀刃3的斷面結(jié)構(gòu)如圖2所示，刀刃3的刃口線7位置采用激光通過同軸送粉的方式制備有增材制造強化層4，制備工藝參數(shù)如圖3所示，增材制造強化層4的硬度在hrc60以上，開刃前后增材制造強化層4的厚度范圍如圖4所示，其中制備增材制造強化層4的材料為鐵基自熔性合金粉末，該粉末按質(zhì)量百分比計，組成為碳0.6%-1.5%、鉻23%-35%、硅1%-2.5%、硼1%-2%、鎳6.5%-12%、錳1%-2%、鉬0.2%-0.3%、鐵44.7%-66.7%，粉末尺寸范圍為125-275um。

實施例1

以匕首為例，將刀具制作說明如下：

將鐵基合金粉末球磨后烘干置于送粉器中，鐵基合金粉末按質(zhì)量百分比計，組成為碳0.6%、鉻23%、硅1%、硼1%、鎳6.5%、錳1%、鉬0.2%、鐵66.7%，粉末尺寸范圍為125um。

選用刀身2材料為3cr13，厚度2.5mm，將刀身2的刀刃3處打磨去除鐵銹，再清洗刀刃表面油污，然后用專用夾具將刀具固定；然后在刀身2的刀刃3的刃口線7位置采用激光通過同軸送粉的方式進行增材制造制備增材制造強化層4，制備的增材制造強化層4厚度為2.3mm，增材制造工藝參數(shù)為激光功率1.5kw、掃描速度25mm/s、光斑直徑1.5mm、送粉速度32g/min、預熱溫度300℃、后熱溫度200℃、后熱時間1h、保護氣流量16l/min。

最后，將增材制造強化層4進行開刃處理，開刃后增材制造強化層4厚度為1.6mm。

本實施例增材制造強化層4的硬度測試結(jié)果為hrc61.3。

本實施例增材制造強化層4的耐磨性測試結(jié)果顯示增材制造強化層4的耐磨性約是基體的7倍。

實施例2

將鐵基合金粉末球磨后烘干置于送粉器中，鐵基合金粉末按質(zhì)量百分比計，組成為碳1.5%、鉻35%、硅2.5%、硼2%、鎳12%、錳2%、鉬0.3%、鐵44.7%，粉末尺寸范圍為275um。

選用刀身2材料為3cr13，厚度2.5mm，將刀身2的刀刃3處打磨去除鐵銹，再清洗刀刃3表面油污，然后用專用夾具將刀具固定；然后在刀身2的刀刃3的刃口線7位置采用激光通過同軸送粉的方式進行增材制造制備增材制造強化層4，制備的增材制造強化層4為2.35mm，增材制造工藝參數(shù)為激光功率1.5kw、掃描速度25mm/s、光斑直徑1.5mm、送粉速度32g/min、預熱溫度300℃、后熱溫度200℃、后熱時間1h、保護氣流量16l/min。

最后，將增材制造強化層4進行開刃處理，開刃后增材制造強化層4厚度為1.6mm。

本實施例增材制造強化層4的硬度測試結(jié)果為hrc63.4。

本實施例增材制造強化層4的耐磨性測試結(jié)果顯示增材制造強化層4的耐磨性約是基體的8.5倍。

實施例3

將鐵基合金粉末球磨后烘干置于送粉器中，鐵基合金粉末按質(zhì)量百分比計，組成為碳1.0%、鉻28%、硅1.5%、硼1.2%、鎳10%、錳1.5%、鉬0.25%、鐵56.55%，粉末尺寸范圍為275um。

選用刀身2材料為3cr13，厚度2.5mm，將刀身2的刀刃3處打磨去除鐵銹，再清洗刀刃3表面油污，然后用專用夾具將刀具固定；然后在刀身2的刀刃3的刃口線7位置采用激光通過同軸送粉的方式進行增材制造制備增材制造強化層4，制備的增材制造強化層4為2.35mm，增材制造工藝參數(shù)為激光功率1.5kw、掃描速度25mm/s、光斑直徑1.5mm、送粉速度32g/min、預熱溫度300℃、后熱溫度200℃、后熱時間1h、保護氣流量16l/min。

最后，將增材制造強化層4進行開刃處理，開刃后增材制造強化層4厚度為1.6mm。

本實施例增材制造強化層4的硬度測試結(jié)果為hrc66.5。

本實施例增材制造強化層4的耐磨性測試結(jié)果顯示增材制造強化層4的耐磨性約是基體的10倍。

實施例硬度測試均采用hr-150a洛氏硬度計測量增材制造強化層的硬度，測試時采用15kg的載荷，測試五個點，取五個點的平均值作為增材制造強化層4的硬度。

實施例耐磨性測試均采用mms-2b銷盤式磨損試驗機在室溫條件下進行的，采用球盤往復磨損方式，對磨材料使用尺寸為φ4的gcr15鋼珠。

下表為本發(fā)明增材制造強化層開刃前后的厚度參數(shù)表。

以上實施例是本發(fā)明較佳實施方案，但本發(fā)明的實施方案并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的本質(zhì)與原理所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍之內(nèi)。