一种高速钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高速钢及其制备方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种高速钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金钢
，具体涉及一种高速钢及其制备方法
。

技术介绍

[0002]高速切削刀具对于钢材的要求是高耐磨性
、
高硬度
、
高红硬性和较高冲击韧性，而成本低
、
高性能的高速钢
(HSS)
是首选材料
。
目前，采用调控合金成分
(CN201711231891.1
，
CN200610095006.7
，
CN201711442844.1)、
冶金工艺
(CN200710185331.7)、
锻造工艺和热处理工艺
(
热处理技术与装备
.2018
，
39(03))
等手段能综合优化碳化物析出形状
、
大小和分布，从而在很大程度上提高了高速钢的性能
。
其中，调控合金成分和热处理工艺是最为有效的方法，但热处理工艺耗能高
、
工艺复杂，碳和合金含量仍偏高，并且存在大量共晶碳化物偏析现象，大颗粒碳化物且分布不均导致高速钢的力学性能降低
。
基于此，有必要提供一种切削刀具用高速钢的高性能简易调控方法
。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种切削刀具用高速钢的制备方法，通过在钢液中吹入纳米石墨烯片净化钢液，降低碳和合金含量，均匀且细化宏观组织和碳化物，提高强韧性，满足高速切削刀具性能的要求
。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0005]本专利技术第一方面提供了一种高速钢的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1.
将合金废钢于中频感应炉中，感应加热至
1580
～
1600℃
，使合金废钢熔化成钢水；依次经造渣处理
、
扒渣处理后，向钢水中加入工业纯铁，
1640
～
1660℃
出钢水；
[0007]S2.
将步骤
S1
得到的钢水进行炉外精炼，在炉外精炼的过程中，通过炉底向钢水中吹入氩气以及纳米石墨烯片；接着，向钢水中加入中间合金，调节钢水的成分；
[0008]S3.
将步骤
S2
得到的钢水脱气处理后，进行脉冲磁致振荡结晶，获得钢锭；
[0009]S4.
将步骤
S3
得到的钢锭锻造成钢坯
。
[0010]上述步骤
S1
中，工业纯铁是指含碳量小于
0.0218
％的铁
。
[0011]进一步的，步骤
S1
中，所述合金废钢的成分为：
[0012]碳：
0.8wt.
％，硅：
0.15wt.
％，硫：
0.028wt.
％，磷：
0.03wt.
％，铬：
3.55wt.
％，钼：
4.63wt.
％，钒：
1.22wt.
％，锰：
0.11wt.
％，钨：
5.26wt.
％，其余为铁和不可去除杂质
。
[0013]进一步的，步骤
S1
中，在合金废钢熔化的过程中，分三次加入铝丝；其中，在合金废钢熔化一半时，加入相当于所述合金废钢
0.17
～
0.2wt.
％的铝丝；在合金废钢全部熔化时，加入相当于所述合金废钢
0.2
～
0.25wt.
％的铝丝；在造渣处理后，加入相当于所述合金废钢
0.17
～
0.2wt.
％的铝丝
。
[0014]本专利技术中，分三次加入铝丝的目的是阻止金属元素氧化，并还原金属氧化物
。
[0015]进一步的，步骤
S1
中，所述造渣处理时，采用的造渣剂为干燥的石灰和块状萤石；
[0016]造渣处理后，向钢水中加入相当于所述合金废钢
1.56
～
3.06wt.
％工业纯铁，静置
1
～
3min
，进行扒渣处理
。
加入工业纯铁的目的是初调合金成分
。
[0017]进一步的，步骤
S2
中，所述炉外精炼时，加入相当于所述合金废钢
1.5
～
2wt.
％的石灰，控制精炼温度为
1550
～
1560℃
；
[0018]所述吹入氩气以及纳米石墨烯片为：先吹入氩气
5min
，接着再将相当于所述合金废钢
0.05
～
0.1wt.
％的纳米石墨烯片与氩气混合吹入5～
10min。
[0019]进一步的，步骤
S2
中，所述中间合金包括钨铁
、
铬铁
、
锰铁
、
钒铁
、
钼铁以及硅铁，基于所述合金废钢的质量，所述中间合金的添加量为：
[0020]钨铁：
6.88
～
8.19wt.
％，铬铁：
4.79
～
5.59wt.
％，锰铁：
0.05
～
0.34wt.
％，钒铁：
3.83
～
4.95wt.
％，钼铁：
7.05
～
8.72wt.
％，硅铁：
0.05
～
0.3wt.
％
。
[0021]进一步的，步骤
S3
中，所述脱气处理为：将钢水于低于1×
10
‑2Pa
的条件脱气
15
～
20min
；和
/
或，
[0022]所述脉冲磁致振荡结晶的工艺参数为：输出电压
U
＝
75
～
4000V
，脉冲宽度为
70
～
121
μ
s
，实际作用频率
f
＝
0.017
～
2Hz。
[0023]进一步的，步骤
S4
中，所述锻造的工艺参数为：锻造比为5～7，始锻温度为
1100
～
1150℃
，终锻温度为
900
～
950℃
，锤砧预热到
100
～
200℃
，反复锻造3次；
[0024]制得钢坯后，还包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高速钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.
将合金废钢于中频感应炉中，感应加热至
1580
～
1600℃
，使合金废钢熔化成钢水；依次经造渣处理
、
扒渣处理后，向钢水中加入工业纯铁，
1640
～
1660℃
出钢水；
S2.
将步骤
S1
得到的钢水进行炉外精炼，在炉外精炼的过程中，通过炉底向钢水中吹入氩气以及纳米石墨烯片；接着，向钢水中加入中间合金，调节钢水的成分；
S3.
将步骤
S2
得到的钢水脱气处理后，进行脉冲磁致振荡结晶，获得钢锭；
S4.
将步骤
S3
得到的钢锭锻造成钢坯
。2.
根据权利要求1所述的一种高速钢的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述合金废钢的成分为：碳：
0.8wt.
％，硅：
0.15wt.
％，硫：
0.028wt.
％，磷：
0.03wt.
％，铬：
3.55wt.
％，钼：
4.63wt.
％，钒：
1.22wt.
％，锰：
0.11wt.
％，钨：
5.26wt.
％，其余为铁和不可去除杂质
。3.
根据权利要求1所述的一种高速钢的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，在合金废钢熔化的过程中，分三次加入铝丝；其中，在合金废钢熔化一半时，加入相当于所述合金废钢
0.17
～
0.2wt.
％的铝丝；在合金废钢全部熔化时，加入相当于所述合金废钢
0.2
～
0.25wt.
％的铝丝；在造渣处理后，加入相当于所述合金废钢
0.17
～
0.2wt.
％的铝丝
。4.
根据权利要求1所述的一种高速钢的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述造渣处理时，采用的造渣剂为干燥的石灰和萤石；造渣处理后，向钢水中加入相当于所述合金废钢
1.56
～
3.06wt.
％的工业纯铁，静置1～
3min
，进行扒渣处理
。5.
根据权利要求1所述的一种高速钢的制备方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述炉外精炼时，加入相当于所述合金废钢
1.5
～
2wt.
％的石灰，控制精炼温度为
1550
～
1560℃
；所述吹入氩气以及纳米石墨烯片为：先吹入氩气
5min
，接着再将相当于所述合金废钢
0.05
～
0.1wt.
％的纳米石墨烯片与氩气混合吹入5～
10min。6.
根据权利要求1所述的一种高速钢的制备方法，其特征在于，步骤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志坚，张新坚，贺显聪，
申请(专利权)人：江阴市茂昌金属新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：