專利名稱：低鈷超硬高速工具鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到高速工具鋼中的超硬高速工具鋼。
高速工具鋼主要用于制造各種切削刀具、模具和耐磨機(jī)械零部件，根據(jù)其制成刀具熱處理后的硬度和使用條件的不同，又分為通用高速工具鋼和超硬高速工具鋼兩大類。一般來講，淬回火硬度在HRC66以下的用于一般機(jī)械加工的高速工具鋼，稱為通用高速工具鋼，而淬回火硬度在HRC66以上的用于難切削材料加工或精密加工的高速工具稱為超硬高速工具鋼。所謂超硬高速工具鋼，實(shí)際上就是硬度較高、紅硬性較好、耐磨、耐腐蝕的高速工具鋼。目前，常用超硬高速工具鋼主要有二種，一種是采用熔煉法生產(chǎn)的含鈷超硬高速工具鋼，這類超硬高速工具鋼鈷含量較高，一般都在5％(重量％)上，高硬度主要來源于成份，因此稱它為鈷高速工具鋼，在這類超硬高速工具鋼中，目前最常用的牌號(hào)是W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42)；另一種采用特殊方法，如粉末冶金法、顆粒冶金法等生產(chǎn)制造的，這類超硬高速工具鋼，根據(jù)牌號(hào)不同，可含鈷或不含鈷，其高硬度主要來源于生產(chǎn)制造工藝帶來的好的金相組織結(jié)構(gòu)。前一類超硬高速工具鋼中由于含有較高的鈷，而鈷又是戰(zhàn)略資源、價(jià)格較高，因此成本也就較高。而后一類超硬高速工具鋼由于采用了特殊的生產(chǎn)制造工藝，使得生產(chǎn)成本增加。因此，鋼材的成本也就較高。隨著機(jī)械加工業(yè)的飛速發(fā)展，對超硬高速工具鋼的要求日益增加。因此，材料工作者們都在尋求生產(chǎn)制造工藝較為簡便，原材料價(jià)格又較為便宜的超硬高速工具鋼。
本發(fā)明提出一種名義牌號(hào)為W10Mo4Co3的低鈷超硬高速工具鋼，其鈷含量為3.0％(重量％)，不需要采用特殊的生產(chǎn)制造工藝，而采用普通的熔煉—電渣重熔—鍛造—軋制或熔煉—鍛造—軋制的工藝，當(dāng)生產(chǎn)大規(guī)格材或者是在鍛壓比足夠的情況下，也可以直接鍛造成材，并可根據(jù)需要拉拔成絲材。本發(fā)明所述的W10Mo4Co3超硬高速工具鋼的具體化學(xué)成份(重量％)為C 0.80-1.40，Si 0.20-0.60，Mn 0.10-0.60，P≤0.03，S≤0.03，Cr 3.60-4.60，V 1.00-1.60，W 8.00-12.00，Mo 4.00-6.00，Co2.50-3.50，余為Fe。
高速工具鋼要達(dá)到超硬水平，必須增加奧氏體中的碳含量及合金度，使其在隨后回火時(shí)，彌散析出二次碳化物，從而獲得高硬度。碳化物類型、大小、形態(tài)及分布等直接影響到高速工具鋼的硬度、韌性、紅硬性等一系列性能。為獲得高硬度，本發(fā)明所述超硬高速工具鋼在通用高速工具鋼的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高W含量，并相應(yīng)提高C含量至平衡，保證回火過程有充足的二次碳化物析出。在含鈷超硬高速工具鋼中最常用的是W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42)鋼，通過研究發(fā)現(xiàn)，M42鋼材中易產(chǎn)生微裂紋的原因主要是Mo含量較高，其鑄態(tài)碳化物M2C難于分解，而殘留在鋼中，這些碳化物尺寸大，形狀不規(guī)則，易產(chǎn)生微裂紋，從而使鋼的韌性和塑性降低。本發(fā)明采用W-Mo系鋼代替Mo系鋼，且W含量不低于Mo含量，這樣的W、Mo配比，使鑄態(tài)共晶碳化物(主要是M2C)在熱處理過程中容易分解，從而碳化物顆粒較細(xì)，鋼的綜合性能較好。另外為降低成本，在保證超硬高速工具鋼性能的前提下，降低鈷含量，由于鈷含量的降低，而造成超硬高速工具鋼性能下降部分，則由上述成份的調(diào)整予以補(bǔ)充，使其在總體上保證了目前常用含鈷超硬高速工具鋼W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42)的性能指標(biāo)，使本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或超過了國家標(biāo)準(zhǔn)GB9943-88中對M42的要求，特別適用于取代M42用于難切削材料加工和精密加工。
本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼采用普通鋼材生產(chǎn)方法，即采用電弧爐或感應(yīng)爐熔煉，澆注成錠，然后鍛造成材或鍛造開坯，再軋制成材，也可在鍛造前，增加一道電渣重熔工藝，使鋼錠質(zhì)量提高、材質(zhì)得到凈化，組織得到改善，電渣重熔后鍛造成材或鍛造開坯后，再軋制成材。還可根據(jù)需要，在鍛造、軋制或后續(xù)的拉拔加工中，使其成形為所需的棒材、板材、異形直條材、塊狀材或絲材。鋼的鍛軋溫度為1050℃-1200℃，終鍛終軋溫度大于900℃，成品鋼材的退火溫度為800℃-900℃，淬火溫度為1150℃-1250℃，回火溫度為500℃-600℃。
本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼，淬回火硬度可達(dá)HRC66.5-69，600℃的紅硬性可達(dá)HRC66，ak值為15-251/cm2，σbb為1800-2600N/mm2。切削試驗(yàn)表明，在切削速度Vc＝20m/min，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取VB＝0.25mm的情況下M42的刀具壽命為118min，本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼為128min。在切削速度Vc＝30m/min，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取VB＝0.3mm情況下，M42的刀具壽命為40min，本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼為50min。
實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼成份，采用感應(yīng)爐熔煉，其具體化學(xué)成份如表1所示，冶煉后經(jīng)電渣重熔，鍛造開坯，軋制成園條，經(jīng)熱處理后，按國家標(biāo)準(zhǔn)取樣，對淬回火硬度、紅硬性、抗彎強(qiáng)度及沖擊韌性進(jìn)行了測定，其結(jié)果分別列入表2、表3、表4、為便于比較，將M42鋼在相同條件的測試數(shù)據(jù)也一同列入相應(yīng)的表中。
表4本發(fā)明所述超硬高速工具鋼抗彎強(qiáng)度與沖擊韌性
權(quán)利要求
1.一種低鈷超硬高速工具鋼，其特征在于該鋼種的化學(xué)成分(重量％)為C 0.80-1.40，Si 0.20-0.60，Mn 0.10-0.60，P≤0.03，S≤0.03，Cr 3.60-4.60，V 1.00-1.60，W 8.00-12.00，Mo 4.00-6.00，Co2.50-3.50，余為Fe。
全文摘要
本發(fā)明涉及到高速工具鋼中的超硬高速工具鋼,主要適用于制造各種切削刀具、模具和耐磨機(jī)械零部件等,特別適用于取代目前常用的鈷超硬高速工具鋼W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42),用于難切削材料加工和精密加工。本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼的化學(xué)成分(重量%)為:C0.80—1.40,Si0.20—0.60,Mn0.10—0.60,P≤0.03,S≤0.03,Cr3.60—4.60,V1.00—1.60,W8.00—12.00,Mo4.00—6.00,Co2.50—3.50,余為Fe。本發(fā)明所述低鈷超硬高速工具鋼的機(jī)械性能、切削性能等各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)試驗(yàn)檢測均達(dá)到或超過了國家標(biāo)準(zhǔn)對M42的要求。
文檔編號(hào)C22C38/52GK1274765SQ99114879
公開日2000年11月29日 申請日期1999年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月20日
發(fā)明者王興甫, 瞿國鴻, 彭晟, 鄒宗躍, 何開文 申請人:重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 重慶鋼鐵研究所