低合金高性能高速钢制造技术

本发明专利技术属于低合金高速钢领域。适用于通用型高速工具钢领域中。本发明专利技术钢是在通用高速钢基础上适当降低了合金元素，并提高Ｓｉ元素含量和增加了Ｎ元素，其目的是提高本发明专利技术钢中能获得很高的二次硬化，并使该发明专利技术钢的成本有明显的降低和加工工艺的能耗也有所降低，而本发明专利技术钢的各项性能不低于通用高速钢，有部分性能优于通用高速钢。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低合金高速钢领域。适用于通用型高速工具钢领域中。高速工具钢中高的合金含量，一直被认为是形成足够的淬火未溶碳化物和有很强的二次硬化效果的马氏体基体的需要。而低合金高速钢和半高速钢因性能低和受到使用范围的限制而未能获得大量应用。目前被人们所采用的高速钢类型有通用型高速钢和美国专利US3012879以及日本特许公报JP57-73167(A)等钢种。这些类型高速钢虽然使用性能较好，但最主要的缺点是高合金通用型高速钢因合金成分含量高，以及该类钢种的生产工艺条件较苛刻，能耗损失较大，成材率低等，因此该类型高速钢的成本很昂贵。本专利技术的目的是提供一种具有合金含量低，而性能不低于通用型高速钢，成本及能耗低，而成材率高的通用型低合金高性能高速钢材料。根据本专利技术的目的，我们设计出一种低合金高性能高速钢的具体化学成分为(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%其余为Fe。在本专利技术低合金高性能高速钢中W、Mo为必要的成分之一，它们与C形成碳化物，能细化钢的晶粒和淬火时固溶于基体并在回火过程中析出极弥散的和细小的特殊碳化物，使本专利技术钢获得很高的二次硬度。由于W、Mo和C有很强的结合力，所以提高了马氏体的高温分解稳定性，使本专利技术钢在较高温度下仍能保持马氏体的晶格特性。又由于W、Mo的特殊碳化物不易聚集长大，使本专利技术钢在约600℃时仍保持碳化物细小弥散，即抗高温软化能力强。在通用高速钢中钨当量(W+2Mo)%均≥14%，而本专利技术钢中(W+2Mo)均低于10%，其目的是减少W、Mo形成一次碳化物的那部分含量，但又保证基体二次硬化和高温性能对W、Mo的需要量，使本专利技术钢具有较高的淬火、回火硬度和高温性能。因此在本专利技术钢中加入3.0-5.0%W和2.0～3.5%Mo。因为高速钢是依靠大量的一次、二次碳化物来保证钢的高硬度、高耐磨性和高的高温性能。碳含量过低，将不能发挥钢中各合金元素的作用，二次硬化效果差。碳量过高，则钢中易析出M3C型碳化物，也导致钢的淬火过热倾向增大。在本专利技术钢中碳含量定在0.85-1.05%C，其目的是使钢中合金元素充分发挥作用，使在合金元素远低于通用高速钢的情况下，能获略高于通用高速钢的二次硬度。钒与碳的结合力很大，形成面心立方的间隙相，这类碳化物很稳定。VC淬火未溶的部分是保证淬火组织晶粒细化和好的耐磨性的重要因素。淬火固溶以及回火时析出的VC能大大的加强钢的二次硬化，但钒的含量过高能恶化钢的磨削性。因此在本专利技术钢中钒含量为1.20～1.80%V。铬在本专利技术钢中所起的作用是提高钢的淬透性和回火硬度，以及增加抗氧化及抗腐蚀能力，但Cr含量过高，则对钢的热塑性有不利影响，本专利技术钢铬含量为3.5-5.0%Cr。在通用高速钢中Si是作为有害元素尽量去除的，而在本专利技术钢中Si是作为一种合金元素加入的，加入Si量为0.8-1.20%。在本专利技术钢中合金含量远低于通用高速钢的情况下加入适量的硅，可以细化硬化峰附近析出的碳化物和增加回火过程中析出的碳化物的数量和有助于淬回火性能的稳定性，回火波动范围小，易于控制生产。能改善钢锭的热塑性和钢材的韧性，能增加淬火时基体中合金元素的固溶量，有助于提高基体的硬度和高温性能。由于在本专利技术钢中加入适量的Si，淬回火后硬度可达HRC65-66.5。比通用高速钢硬度值提高HRC0.5左右。在本专利技术钢中加入0.02-0.08%N，其目的是利用细小的N与C的化合物，以保证钢的晶粒在淬火时不易长大，使钢能在较高的高温淬火，从而保证淬火基体中固溶尽可能多的合金元素。产生最大的二次硬化效果，同时又保持有较细晶粒的组织和较好的韧性。本专利技术钢的生产方法可以采用电炉、电渣重熔或中频感应炉冶炼，然后将钢锭锻造或轧制成型，锻、轧温度大于1100℃，终锻、轧温度不小于9.00℃，热处理淬火温度为1100℃～1200℃，回火温度为560℃。采用本专利技术低合金高性能高速钢所生产的各种产品与现有技术相对比，具有以下特点。1.采用本专利技术钢与现有技术相对比，因本专利技术钢其合金含量低，则每生产一吨钢可节约原材料成本约3000元。2.本专利技术钢因含难熔合金元素较少，而Si、C等元素较高，则在冶炼时炉料熔化速度快，钢水流动性好，出钢温度低。热加工温度低于通用型高速钢20℃～50℃左右。热加工变形抗力小，塑性好，锻轧成材率高于通用型高速钢，因此可以大大降低能耗，提高产量，降低成本。实施例本专利技术钢是采用中频感应炉冶炼，为了对比方便，我们同时冶炼了五炉不同成分的高速钢A、B、C为本专利技术低合金高速钢，D、E为对比通用型高速钢，其具体化学成分见表1，钢锭经锻、轧后再进行热处理，热处理工艺制度以及处理后各钢的性能参数见表2。根据上述性能对比，本专利技术低合金高性能高速钢，在节约成本和降低能耗的基础上，仍能达到通用型高速钢性能指标，并有所提高。本专利技术钢在制造不同类型的产品方面，也同样能达到或超过通用高速钢的水平。权利要求1.一种低合金高性能高速钢，其特征在于该钢种的具体化学成分为(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%；其余为铁。全文摘要本专利技术属于低合金高速钢领域。适用于通用型高速工具钢领域中。文档编号C22C38/24GK1049189SQ9010320公开日1991年2月13日 申请日期1990年7月3日 优先权日1990年7月3日专利技术者王世章, 赵燕, 孙绍华, 孙继刚, 孙永申, 吴立光, 戴建明, 徐凤达, 邓玉昆 申请人:冶金工业部钢铁研究总院, 河北省冶金研究所, 抚顺钢厂, 大连钢厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低合金高性能高速钢，其特征在于该钢种的具体化学成分为（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％；其余为铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世章，赵燕，孙绍华，孙继刚，孙永申，吴立志，戴建明，徐凤达，邓玉昆，
申请(专利权)人：冶金工业部钢铁研究总院，河北省冶金研究所，抚顺钢厂，大连钢厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]