專利名稱：低合金高性能高速鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金高速鋼領(lǐng)域。適用于通用型高速工具鋼領(lǐng)域中。
高速工具鋼中高的合金含量，一直被認(rèn)為是形成足夠的淬火未溶碳化物和有很強(qiáng)的二次硬化效果的馬氏體基體的需要。而低合金高速鋼和半高速鋼因性能低和受到使用范圍的限制而未能獲得大量應(yīng)用。目前被人們所采用的高速鋼類型有通用型高速鋼和美國(guó)專利US3012879以及日本特許公報(bào)JP57-73167(A)等鋼種。這些類型高速鋼雖然使用性能較好，但最主要的缺點(diǎn)是高合金通用型高速鋼因合金成分含量高，以及該類鋼種的生產(chǎn)工藝條件較苛刻，能耗損失較大，成材率低等，因此該類型高速鋼的成本很昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種具有合金含量低，而性能不低于通用型高速鋼，成本及能耗低，而成材率高的通用型低合金高性能高速鋼材料。
根據(jù)本發(fā)明的目的，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種低合金高性能高速鋼的具體化學(xué)成分為(重量%)C 0.85-1.05% W 3.0-5.0% Mo 2.0-3.5% Cr 3.5-5.0% V1.20-1.80% Si 0.70-1.20 Mn 0.20-0.50% N 0.02-0.08% S≤0.03% P≤0.03%其余為Fe。
在本發(fā)明低合金高性能高速鋼中W、Mo為必要的成分之一，它們與C形成碳化物，能細(xì)化鋼的晶粒和淬火時(shí)固溶于基體并在回火過程中析出極彌散的和細(xì)小的特殊碳化物，使本發(fā)明鋼獲得很高的二次硬度。由于W、Mo和C有很強(qiáng)的結(jié)合力，所以提高了馬氏體的高溫分解穩(wěn)定性，使本發(fā)明鋼在較高溫度下仍能保持馬氏體的晶格特性。又由于W、Mo的特殊碳化物不易聚集長(zhǎng)大，使本發(fā)明鋼在約600℃時(shí)仍保持碳化物細(xì)小彌散，即抗高溫軟化能力強(qiáng)。在通用高速鋼中鎢當(dāng)量(W+2Mo)%均≥14%，而本發(fā)明鋼中(W+2Mo)均低于10%，其目的是減少W、Mo形成一次碳化物的那部分含量，但又保證基體二次硬化和高溫性能對(duì)W、Mo的需要量，使本發(fā)明鋼具有較高的淬火、回火硬度和高溫性能。因此在本發(fā)明鋼中加入3.0-5.0%W和2.0～3.5%Mo。
因?yàn)楦咚黉撌且揽看罅康囊淮巍⒍翁蓟飦?lái)保證鋼的高硬度、高耐磨性和高的高溫性能。碳含量過低，將不能發(fā)揮鋼中各合金元素的作用，二次硬化效果差。碳量過高，則鋼中易析出M3C型碳化物，也導(dǎo)致鋼的淬火過熱傾向增大。在本發(fā)明鋼中碳含量定在0.85-1.05%C，其目的是使鋼中合金元素充分發(fā)揮作用，使在合金元素遠(yuǎn)低于通用高速鋼的情況下，能獲略高于通用高速鋼的二次硬度。
釩與碳的結(jié)合力很大，形成面心立方的間隙相，這類碳化物很穩(wěn)定。VC淬火未溶的部分是保證淬火組織晶粒細(xì)化和好的耐磨性的重要因素。淬火固溶以及回火時(shí)析出的VC能大大的加強(qiáng)鋼的二次硬化，但釩的含量過高能惡化鋼的磨削性。因此在本發(fā)明鋼中釩含量為1.20～1.80%V。
鉻在本發(fā)明鋼中所起的作用是提高鋼的淬透性和回火硬度，以及增加抗氧化及抗腐蝕能力，但Cr含量過高，則對(duì)鋼的熱塑性有不利影響，本發(fā)明鋼鉻含量為3.5-5.0%Cr。
在通用高速鋼中Si是作為有害元素盡量去除的，而在本發(fā)明鋼中Si是作為一種合金元素加入的，加入Si量為0.8-1.20%。在本發(fā)明鋼中合金含量遠(yuǎn)低于通用高速鋼的情況下加入適量的硅，可以細(xì)化硬化峰附近析出的碳化物和增加回火過程中析出的碳化物的數(shù)量和有助于淬回火性能的穩(wěn)定性，回火波動(dòng)范圍小，易于控制生產(chǎn)。能改善鋼錠的熱塑性和鋼材的韌性，能增加淬火時(shí)基體中合金元素的固溶量，有助于提高基體的硬度和高溫性能。由于在本發(fā)明鋼中加入適量的Si，淬回火后硬度可達(dá)HRC65-66.5。比通用高速鋼硬度值提高HRC0.5左右。
在本發(fā)明鋼中加入0.02-0.08%N，其目的是利用細(xì)小的N與C的化合物，以保證鋼的晶粒在淬火時(shí)不易長(zhǎng)大，使鋼能在較高的高溫淬火，從而保證淬火基體中固溶盡可能多的合金元素。產(chǎn)生最大的二次硬化效果，同時(shí)又保持有較細(xì)晶粒的組織和較好的韌性。
本發(fā)明鋼的生產(chǎn)方法可以采用電爐、電渣重熔或中頻感應(yīng)爐冶煉，然后將鋼錠鍛造或軋制成型，鍛、軋溫度大于1100℃，終鍛、軋溫度不小于9.00℃，熱處理淬火溫度為1100℃～1200℃，回火溫度為560℃。
采用本發(fā)明低合金高性能高速鋼所生產(chǎn)的各種產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)比，具有以下特點(diǎn)。
1.采用本發(fā)明鋼與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)比，因本發(fā)明鋼其合金含量低，則每生產(chǎn)一噸鋼可節(jié)約原材料成本約3000元。
2.本發(fā)明鋼因含難熔合金元素較少，而Si、C等元素較高，則在冶煉時(shí)爐料熔化速度快，鋼水流動(dòng)性好，出鋼溫度低。熱加工溫度低于通用型高速鋼20℃～50℃左右。熱加工變形抗力小，塑性好，鍛軋成材率高于通用型高速鋼，因此可以大大降低能耗，提高產(chǎn)量，降低成本。
實(shí)施例本發(fā)明鋼是采用中頻感應(yīng)爐冶煉，為了對(duì)比方便，我們同時(shí)冶煉了五爐不同成分的高速鋼A、B、C為本發(fā)明低合金高速鋼，D、E為對(duì)比通用型高速鋼，其具體化學(xué)成分見表1，鋼錠經(jīng)鍛、軋后再進(jìn)行熱處理，熱處理工藝制度以及處理后各鋼的性能參數(shù)見表2。
根據(jù)上述性能對(duì)比，本發(fā)明低合金高性能高速鋼，在節(jié)約成本和降低能耗的基礎(chǔ)上，仍能達(dá)到通用型高速鋼性能指標(biāo)，并有所提高。本發(fā)明鋼在制造不同類型的產(chǎn)品方面，也同樣能達(dá)到或超過通用高速鋼的水平。
權(quán)利要求
1.一種低合金高性能高速鋼，其特征在于該鋼種的具體化學(xué)成分為(重量%)C0.85-1.05%W3.0-5.0%Mo2.0-3.5%Cr3.5-5.0%V1.20-1.80%Si0.70-1.20%Mn0.20-0.50%N0.02-0.08%S≤0.03%P≤0.03%；其余為鐵。
全文摘要
本發(fā)明屬于低合金高速鋼領(lǐng)域。適用于通用型高速工具鋼領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)C22C38/24GK1049189SQ9010320
公開日1991年2月13日 申請(qǐng)日期1990年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月3日
發(fā)明者王世章, 趙燕, 孫紹華, 孫繼剛, 孫永申, 吳立光, 戴建明, 徐鳳達(dá), 鄧玉昆 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院, 河北省冶金研究所, 撫順鋼廠, 大連鋼廠