一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢及生产方法，工具钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.60％，Mn 0.4％～1.5％,Ca 0.0005％～0.05％，Mg0.0005％～0.05％，Ba 0.1％～1.0％，Ca/Ba≥0.05，Ca/S≥0.5，Ca/Mg≥1，Cu 0.2％～1.0％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术所生产的工具钢表面光洁、无需热处理表面硬度55HRC以上,表面无晶界氧化层和脱碳层，表面粗糙度≤0.9Ra/μm，省略抛砂工艺后电镀合格率达到100％。抛砂工艺后电镀合格率达到100％。抛砂工艺后电镀合格率达到100％。

【技术实现步骤摘要】
一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢及生产方法


[0001]本专利技术涉及工具钢生产
，尤其涉及一种适合电镀的热轧高表面硬度工具钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]目前，普通的工具钢大多采用中碳钢经热处理加工而成，一般要求热处理后硬度37HRC以上，而且为了防腐蚀生锈，工具表面均需进行电镀处理。例如，捆绑带卡扣用的工具钢通常采用45Mn或45#钢加工而成，一般要求热处理后硬度37～41HRC。常规的捆绑带卡扣加工工序是：冶炼
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热轧
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冷轧
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退火
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冷轧板冲压成型
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热处理
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抛砂
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滚光
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电镀
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组装。其中，不仅冷轧的成本高，抛砂和滚光的表面处理工艺复杂，成本也高。热处理淬火产生油烟严重环境污染，且加热能源消耗大。近年来，为节省成本，很多生产厂家采用热轧钢板直接加工捆绑带卡扣，但电镀后表面霉斑点状腐蚀缺陷严重，不合格。而且，随着环保要求不断提升及生产成本问题，工具钢下游用户的电镀工艺也在不断改变，有些甚至取消了电镀前的抛砂工艺，导致捆绑带卡扣电镀后点状霉斑腐蚀缺陷更加严重，产品不合格。
[0003]公告号为CN104745786B的中国专利技术专利公开了“一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法”，其生产的是厚度1
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2.5mm的薄工具钢钢板，不能满足厚度较大的工具使用需求；采用低温轧制、快冷到马氏体转变温度附近低温卷取，再回火得到回火屈氏体降低强硬性的生产工艺，一方面对卷取机能力要求极高，另一方面卷取过程中发生马氏体相变，马氏体脆性极大，极易断带，且卷后要进行550～700℃高温回火处理，成本较高。另外，该工艺控制脱碳深度不超过板厚的1％。
[0004]公告号为CN103173598B的中国专利技术专利公开了“一种免退火型中高碳钢板制造工艺”，公开号为CN102417959A的中国专利申请公开了“一种免退火处理热轧S50C板带生产方法”，采用两相区或铁素体区低温大压下轧制，高温卷取堆垛，得到60％铁素体和部分球化珠光体，软化降低钢板硬度到80
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85HRB。上述工艺得到的钢板铁素体量多、块大，必须淬火回火才能使用，而且热处理后硬度低，不能满足高端工具钢的使用要求。
[0005]公开号为CN104204309A的中国专利申请公开了一种“电镀用钢板和电镀钢板以及它们的制造方法”，电镀用钢板以质量计含有C：0.0005％
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0.005％，同时加Cr、Si、Mn等少量合金，属超低碳钢，其强度级别低，不能满足栓紧带卡扣用钢拉伸及硬度需求。
[0006]公开号为CN105177430A的中国专利申请公开了“一种合金工具钢及其生产方法”，涉及一种中碳工具钢，钢中含有：C 0.5％，Si 0.2％，Mn 0.5％，Cr 5.0％，Mo 2.3％，V 0.5％，S≤0.003％，P≤0.02％，该合金工具钢中加入Cr、Mo、V等合金较多，冶炼需采用电渣重熔浇注铸锭，成材率低，需要软化退火、球化退火、淬火、回火等多道热处理工序，成本高，不适于加工制造形状复杂的各类工具。
[0007]上述工具钢及生产方法均存在一定缺陷，不能满足低成本高硬度、高电镀性能的工具钢使用需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种电镀性能优异的高表面硬度工具钢及生产方法，克服了现有工具钢存在的热处理成本高、省略抛砂工艺后电镀不合格等不足，所生产的工具钢表面光洁、无需热处理表面硬度55HRC以上,表面无晶界氧化层和脱碳层，表面粗糙度≤0.9R
a
/μm，省略抛砂工艺后电镀合格率达到100％。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢，所述工具钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.60％，Mn 0.4％～1.5％,Ca 0.0005％～0.05％，Mg 0.0005％～0.05％，Ba 0.1％～1.0％，Ca/Ba≥0.05，Ca/S≥0.5，Ca/Mg≥1，Cu 0.2％～1.0％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0011]所述工具钢具有如下组织特点：
[0012]1)钢板内部组织为珠光体，珠光体团尺寸10μm～20μm，基体抗拉强度800MPa～900MPa,屈强比70％以下；
[0013]2)钢板表面下存在CuBaC粒子弥散分布且片间距小于100nm的屈氏体层,屈氏体层深度不小于钢板厚度的10％，屈氏体层中粒子最大直径不超过10nm，无需热处理表面硬度55HRC以上。
[0014]所述工具钢中各类非金属夹杂物不超过1.0级，钢板表面晶界氧化层为0mm，脱碳层为0mm，表面粗糙度≤0.9R
a
/μm。
[0015]一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢的生产方法，所述工具钢的生产工艺过程包括：冶炼
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连铸
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加热
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热轧
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冷却；其中：
[0016]1)冶炼工艺；
[0017]精炼先加入Ca
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Mg脱氧剂进行脱氧、夹杂物变性处理，Ca处理5分钟以上，控制精炼氧含量≤0.0020％，然后沿中包壁添加Ba、Cu合金；
[0018]2)连铸工艺；
[0019]中包吹氩5～8分钟，控制浇注过热度≤25℃；连铸采用压下工艺和结晶器电磁搅拌，电磁搅拌1分钟～3分钟，电流强度1000A以上；压下量为10mm～30mm；连铸拉速1.0m/min～1.4m/min；
[0020]3)加热工艺；
[0021]铸坯下线缓冷72小时以上，然后入加热炉加热；加热炉内采用还原性气氛，加热段的加热温度为1200℃～1350℃，铸坯在加热段的时间为30～50分钟，在炉总时间为2～4小时；
[0022]4)热轧工艺；
[0023]包括粗轧、精轧和第三次轧制三个工序：
[0024]a)粗轧首道次压下率≥50％；
[0025]b)精轧采用多道次连轧方式，总压下率≥80％，其中首道次压下率≥30％，轧制速度≥20m/s,开轧温度≥1100℃，结束温度900℃～950℃；
[0026]c)精轧后钢板进入层流冷却，冷速≥20℃/s急冷，冷却到650℃～750℃进行第三次轧制；第三次轧制采用两立辊四水平辊轧机连续两道次轧制，竖直方向压下率2％～8％，侧向压下率5％～20％；
[0027]5)冷却工艺；
[0028]采用卷头、卷中、卷尾分段冷却方式：钢板第三次轧制后进入层流冷却，冷速≥20℃/s急冷，距离头部0～35米的卷头钢板急冷到500℃～550℃卷取，距离尾部0～35米的卷尾钢板急冷到650℃～700℃卷取，其余的卷中钢板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢，其特征在于，所述工具钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.60％，Mn 0.4％～1.5％,Ca 0.0005％～0.05％，Mg 0.0005％～0.05％，Ba 0.1％～1.0％，Ca/Ba≥0.05，Ca/S≥0.5，Ca/Mg≥1，Cu 0.2％～1.0％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢，其特征在于，所述工具钢具有如下组织特点：1)钢板内部组织为珠光体，珠光体团尺寸10μm～20μm，基体抗拉强度800MPa～900MPa,屈强比70％以下；2)钢板表面下存在CuBaC粒子弥散分布且片间距小于100nm的屈氏体层,屈氏体层深度不小于钢板厚度的10％，屈氏体层中粒子最大直径不超过10nm，无需热处理表面硬度55HRC以上。3.如权利要求1所述的一种800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢，其特征在于，所述工具钢中各类非金属夹杂物不超过1.0级，钢板表面晶界氧化层为0mm，脱碳层为0mm，表面粗糙度≤0.9R
a
/μm。4.如权利要求1～3任意一种所述800MPa电镀性能优异的高表面硬度工具钢的生产方法，其特征在于，所述工具钢的生产工艺过程包括：冶炼
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连铸
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加热
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热轧
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冷却；其中：1)冶炼工艺；精炼先加入Ca
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Mg脱氧剂进行脱氧、夹杂物变性处理，Ca处理5分钟以上，控制精炼氧含量≤0.0020％，然后沿中包壁添加Ba、Cu合金；2)连铸工艺；中包吹氩5～8分钟，控制浇注过热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉，王英海，张吉富，任俊威，丛志宇，乔磊，马锋，王杰，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：