一種縫紉機牙叉用的金屬材料及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種縫紉機牙叉用的金屬材料及其制備方法，屬于合金材料領域。所述金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.12～0.30％，Cr：8～15％，Si：0.17～0.62％，B：0.13～0.28％，Mg：0.88～2.3％，V：0.1～2.0％，Ti：0.2～3.0％，Nb：0.3～2.8％，K：0.66～3.5％，W：1.8～4.3％，Hf：0.7～2.8％，Os：1.2～3.5％，余量為Al。按成分配比稱取原料，將稱量好的原料加熱至700～750℃融化，澆鑄得鑄坯，將鑄坯進行固溶處理，隨后降至?80～?120℃，保持溫度，施加縱向磁場處理，得縫紉機牙叉用的金屬材料。

Metal material for sewing machine fork and preparation method thereof

The invention relates to a metal material for a fork of a sewing machine and a preparation method thereof, belonging to the field of alloy materials. The composition and mass percentage of the metal materials are: C:0.12 to 0.30%, Cr:8 to 15%, Si:0.17 to 0.62%, B:0.13 ~ 0.28%, Mg:0.88 ~ 2.3%, V:0.1 ~ 2%, Ti:0.2 to 3%, Nb:0.3 to 2.8%, K:0.66 to 3.5%, W:1.8 to 4.3%, Hf:0.7 ~ 2.8%, Os:1.2 ~ 3.5%. The amount is Al. According to the composition of the raw material, the raw material was heated to 700~750 C to melt and cast the billet, and the billet was treated with solid solution. Then it was reduced to 80 to 120 degrees C, to maintain the temperature, and to apply the longitudinal magnetic field to get the metal material for the fork of the sewing machine.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種縫紉機牙叉用的金屬材料及其制備方法
本專利技術涉及一種縫紉機牙叉用的金屬材料及其制備方法，屬于合金材料領域。
技術介紹
縫紉機工作原理：將縫制物置于縫紉機的針板上面，放下壓步腳壓住縫制物，接著踩下腳踏開關，啟動縫紉機，利用送布齒之往復運動，配合作業(yè)員之合作，將縫制物依照既定方向推送，其間再由車針將線軸攜帶的上線與梭心攜帶的底線相連鎖，使縫制物定型。縫紉機牙叉是縫紉機送布料機構中的核心部件，工作時，裝在縫紉機送布料機構中的送布凸輪會驅使縫紉機牙叉前后撥動，而縫紉機牙叉則帶動送布軸和牙架，促使牙齒前后往復運動，從而實現(xiàn)不斷地向前送布料。縫紉機牙叉主要由鋁合金材料組成，鋁合金具有質量輕、強韌性好、耐腐蝕以及特有的金屬光澤等特性，被越來越多的機械零部件所采用。縫紉機牙叉撥動送布牙前后高速運動，長此以往，牙叉不斷受到磨損，縮短牙叉的使用壽命，牙叉出現(xiàn)缺口，不能準確地撥動送布牙，且在運轉時發(fā)出雜音，影響牙叉的使用效果。因此提供一種耐磨性能好、力學性能優(yōu)的牙叉尤為重要。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術存在耐磨性能差的缺點，本專利技術提供一種耐磨性好、力學性能優(yōu)異的縫紉機牙叉用的金屬材料及其制造方法，有效提高牙叉的使用壽命。本專利技術的上述目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：一種縫紉機牙叉用的金屬材料，所述金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.12～0.30％，Cr：8～15％，Si：0.17～0.62％，B：0.13～0.28％，Mg：0.88～2.3％，V：0.1～2.0％，Ti：0.2～3.0％，Nb：0.3～2.8％，K：0.66～3.5％，W：1.8～4.3％，Hf：0.7～2.8％，Os：1.2～3.5％，余量為Al。K可以強化碳化物硬質相的晶界，提高材料的強韌性。且K是促進奧氏體組織生成的元素，它的存在能消除金屬中粗大長柱狀初生(Cr,Fe)7C3以及組織內其它碳化物，并使共晶(Cr,Fe)7C3硬質相由網(wǎng)狀分布的長柱狀、針狀，變?yōu)楣铝⒎植嫉膲K狀、短柱狀，使硬質相彌散分布。Hf和Os的硼化物屬于高硬質相，其存在能夠有效提高組織的強度，且Hf具有很強的吸氫性，能起到凈化鋁成分的作用。縫紉機牙叉用的金屬材料組分中Ti、V和Nb為微合金化元素，可以通過細化晶粒、沉淀強化來提高鋼的強度，三種元素的添加量＜5.5％。成分內的各元素形成的相互作用，使得縫紉機牙叉用的金屬材料的硬度增加的同時，其韌性、抗裂性也得到顯著提高，改變目前材料硬度增加而韌性差、不能承受強烈沖擊或者韌性增加，而硬度下降的缺陷。本專利技術的另一個目的，可通過下列技術方案實現(xiàn)：一種縫紉機牙叉用的金屬材料的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：按成分配比稱取原料，將稱量好的原料加熱至700～750℃融化，澆鑄得鑄坯，將鑄坯進行固溶處理，隨后降至-80～-120℃，保持溫度，施加縱向磁場處理，得縫紉機牙叉用的金屬材料。固溶處理，將碳化物、硼化物以及難熔元素溶解，均勻分散于組織，為后期的晶粒細化作好基礎。隨后在低溫條件下對合金進行縱向磁場處理，低溫條件極大地保留了固溶處理后的過飽和固溶體組織，凝固的組織在低溫磁場作用下，晶粒逐漸細化，從而獲得更精細的晶粒組織，且晶粒組織均勻取向，最終使合金的綜合性能得到大幅度提高。作為優(yōu)選，所述固溶處理溫度為950～1200℃，保溫時間為2～5h。作為優(yōu)選，鑄坯以30～80℃/s的速度降至-80～-120℃。鑄坯在固溶處理后，快速降低到零下溫度，組織晶粒快速凝固，實現(xiàn)晶粒的均勻取向。作為優(yōu)選，縱向磁場強度為2～5T。作為優(yōu)選，縱向磁場處理100～150min。磁場強度的大小以及磁場處理時間的長短對組織晶粒細化和均勻取向具有非常顯著的影響，本專利技術選用的磁場條件為較優(yōu)選擇。作為優(yōu)選，原料加熱融化后，進行變質和精煉處理。作為優(yōu)選，所述變質和精煉處理步驟包括：加入稀土變質劑，同時通入惰性氣體，30～60min后停止通入惰性氣體，過濾，加入精煉劑進行精煉處理8～15min，再過濾。在稀土變質劑對鋁液進行變質細化過程中，同時通入惰性氣體進行除氣處理，惰性氣體能夠有效去除鋁液中產(chǎn)生的氣體，且其在鋁液中產(chǎn)生的氣體氣泡對鋁液起攪動作用，加速變質元素的擴散，從而縮短變質劑的潛伏期，提高生產(chǎn)效率。僅通過惰性氣體還不能完全起到除雜除氣作用，后期還需要加入精煉劑精煉，但是精煉過程中，不需要通入惰性氣體，以免在精煉劑起作用時，惰性氣體誤將精煉劑作用成分吸附浮出鋁液表面，且惰性氣體持續(xù)通氣的時間較長，在除氫的同時，也加大了空氣中的水蒸氣和空氣中氫氣進入的機會。作為優(yōu)選，所述惰性氣體為氮氣、氦氣、氬氣中的一種或多種。作為優(yōu)選，所述精煉劑為35～45wt％碳酸鈉、20～30wt％硼砂、20～30wt％螢石以及10～20％云母。碳酸鈉和螢石是合金精煉凈化常用的精煉劑，但是二者的混合物作為精煉劑還是有很多不足，如對雜質吸附溶解能力有限，不能有效地與金屬熔體發(fā)生化學作用等。硼砂為蓬松多孔的結構，其在碳酸鈉的高溫發(fā)泡下得到更多、更細的孔洞結構，在片層狀云母的協(xié)助下，有效吸附和溶解合金中的氧化渣，達到精煉凈化作用。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術通過添加K、W、Hf、Os等元素，結合本專利技術的低溫磁場制備方法，獲得的縫紉機牙叉用的金屬材料具有良好的力學性能和優(yōu)異的耐磨性能，適合用于制備牙叉。且本專利技術所提供的制備工藝簡單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)。具體實施方式以下是本專利技術的具體實施例，對本專利技術的技術方案作進一步的描述，但本專利技術并不限于這些實施例。以下實施例使用的稀土變質劑為稀土變質劑70型，購自日本川島精煉株式會社，使用的普通精煉劑為曲阜市先鋒鑄材有限公司的鋼水精煉劑。實施例1縫紉機牙叉用的金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.25％，Cr：12％，Si：0.25％，B：0.21％，Mg：1.13％，V：0.22％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：3.2％，Hf：1.8％，Os：1.5％，余量為Al。按上述質量百分比稱取上述原料的中間合金，將稱量好的原料加熱至720℃融化，待完全融化后，澆鑄得鑄坯，將鑄坯加熱至1100℃，保溫4h，然后以50℃/s的速度降至-100℃，保持溫度，施加強度為3T的縱向磁場處理130min,得縫紉機牙叉用的金屬材料。實施例2縫紉機牙叉用的金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.25％，Cr：12％，Si：0.25％，B：0.21％，Mg：1.13％，V：0.22％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：3.2％，Hf：1.8％，Os：1.5％，余量為Al。按上述質量百分比稱取上述原料的中間合金，將稱量好的原料加熱至720℃融化，待完全融化后，加入稀土變質劑，變質處理40min后，加入普通精煉劑進行精煉處理10min，過濾，澆鑄得鑄坯，將鑄坯加熱至1100℃，保溫4h，然后以50℃/s的速度降至-100℃，保持溫度，施加強度為3T的縱向磁場處理130min,得縫紉機牙叉用的金屬材料。實施例3縫紉機牙叉用的金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.25％，Cr：12％，Si：0.25％，B：0.21％，Mg：1.13％，V：0.22％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：3.2％，Hf：1.8％，Os：1.5％，余量為Al。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種縫紉機牙叉用的金屬材料，其特征在于，所述金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.12～0.30％，Cr：8～15％，Si：0.17～0.62％，B：0.13～0.28％，Mg：0.88～2.3％，V：0.1～2.0％，Ti：0.2～3.0％，Nb：0.3～2.8％，K：0.66～3.5％，W：1.8～4.3％，Hf：0.7～2.8％，Os：1.2～3.5％，余量為Al。

【技術特征摘要】
1.一種縫紉機牙叉用的金屬材料，其特征在于，所述金屬材料的成分及其質量百分比為：C：0.12～0.30％，Cr：8～15％，Si：0.17～0.62％，B：0.13～0.28％，Mg：0.88～2.3％，V：0.1～2.0％，Ti：0.2～3.0％，Nb：0.3～2.8％，K：0.66～3.5％，W：1.8～4.3％，Hf：0.7～2.8％，Os：1.2～3.5％，余量為Al。2.一種如權利要求1所述縫紉機牙叉用的金屬材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟：按成分配比稱取原料，將稱量好的原料加熱至700～750℃融化，澆鑄得鑄坯，將鑄坯進行固溶處理，隨后降至-80～-120℃，保持溫度，施加縱向磁場處理，得縫紉機牙叉用的金屬材料。3.根據(jù)權利要求2所述縫紉機牙叉用的金屬材料的制備方法，其特征在于，所述固溶處理溫度為950～1200℃，保溫時間為2～5h。4.根據(jù)權利...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馮光松，
申請(專利權)人：寧波瑞銘機械有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江,33