CN102936690A - 一种新型9SiCrAlBN合金工具钢 - Google Patents

一种新型9SiCrAlBN合金工具钢 Download PDF

Info

Publication number
CN102936690A
CN102936690A CN2012103678135A CN201210367813A CN102936690A CN 102936690 A CN102936690 A CN 102936690A CN 2012103678135 A CN2012103678135 A CN 2012103678135A CN 201210367813 A CN201210367813 A CN 201210367813A CN 102936690 A CN102936690 A CN 102936690A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tool steel
9sicralbn
alloy tool
nitride
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103678135A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102936690B (zh
Inventor
周畅超
赵春芳
周章龙
应振强
舒泫淏
周向儒
Original Assignee
周畅超
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 周畅超 filed Critical 周畅超
Priority to CN201210367813.5A priority Critical patent/CN102936690B/zh
Publication of CN102936690A publication Critical patent/CN102936690A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102936690B publication Critical patent/CN102936690B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明提供的新型9SiCrAlBN合金工具钢，所述工具钢含C、Si、Mn、Cr、Al、B、Na、Mg、N和氮化物，其改进之处在于，按质量份计，C：0.8～1.0；Si：0.3～1.8；Mn：0.3～1.8；Cr：0.6～1.4；Na：0～0.006；Mg：0～0.003；Al：0.8～1.8；B：0～0.10；N：0.01～0.10；氮化物0.01～0.08；余量为Fe以及不可避免的杂质，和现有技术比，本发明提供的新型9SiCrAlBN的优异效果是保持了冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1的机械性能，又大大降低了淬火温度，节省了大量能源。

Description

一种新型9SiCrAlBN合金工具钢
【技术领域】
本发明涉及一种合金工具钢，具体讲涉及一种加Al、B、N和氮化物及Na、Mg的合金钢。
【背景技术】
在碳素工具钢的基础上加入合金元素而形成的合金钢，简称工具钢。常用的中国牌号的量具钢有9SiCr、8MnSi、Cr2和9Cr2等。与碳素工具钢比，合金工具钢淬透性好，热处理开裂倾向性好、耐磨性与耐热性高，可以适应不同用途需要。广泛用于碳工具钢性能不能满足要求的各种工具。例如板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铣刀、切削工具、冷轧辊、钢印、冲孔凿等。这种钢具有淬火温度低，变形小等特点，但由于钢加合金含量小，同冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1比，其耐磨性、强度差距较大，且铬、钨、钒为贵重金属，冶炼过程中消耗能量较多，且加入铬、钼、钒使钢的淬火温度提高，不适合环保，不是节能性产品，这些金属又为稀缺性战略资源。
本发明人经长期大量研究发现，加入低熔点的Al、Na、Mg和氮，合成金属陶瓷类(BN、AlN和TiN)可有效提高钢的耐磨性和强度，使9SiCr的强度等性能提高了，达到甚至超过Cr12、Cr12Mo1V1，使用范围更加广泛，更经济、环保、节约资源。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种在合金工具钢9SiCr中加入Na、Mg、Al、N及氮化物类(BN、AlN、TiN等)大幅度提高耐磨性和强度的合金工具钢，代替冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1。本发明的技术方案中：加入低熔点Na、Ma、B、Al，但不含这些化合物的氧化物杂质，不但S≤0.008％和P≤0.03％，而且氧化物总量O≤0.003％。
钠：本发明人经长期试验、研究发现钠细化晶粒的同时，可在低熔点下在钢中形成Na2S，使其单质S有效固溶成高熔点Na2S，从而改变S在钢中的性能和形态尺寸。
镁：在提高钢的抗氧化性的同时，低熔点金属Mg使其在退火锻打加热过程中，析出的Mg金属与基体共格的有害低熔点Sn、Pb、As、Sb、Bi等元素形成的二元合金成为较高熔点的金属间化合物，同时改变低熔点元素的尺寸和形式。
铝：能细化钢铸态组织、减少小技晶臂间距。通过改变碳化物的尺寸和分布更有效地阻止奥氏体晶粒长大，可以促进残余奥氏体向马氏体转变、提高回火硬度，降低回火温度。在韧性损失小的情况下，提高了钢材的抗弯强度和耐磨性。同时具有良好的抗氧化性能。
硼：有利于抑制钢的r-a相变，显著抑制珠光体的形成，提高贝氏体的含量，在细化贝氏体的亚结构的同时，提高了强度并保持良好的低温韧性。钢中加入适量的硼，可增加钢在高温下的持久寿命，及提高钢的综合性能和淬透性。
氮化物主要添加在奥氏体钢中以提高其强度和耐蚀性，而在低合金高强度钢中，氮也被作为微合金化元素，通过形成微合金化碳，氮化物起到强化作用。
钢中的氮化物比碳化物具有更高的稳定性，析出相中弥散的细小M(C.N)型氮化物强化效果明显提高。回火后形成弥散的碳氮化物析出相促进二次硬化，到一定数量时甚至具有三次硬化的功能。
氮：以间隙溶质原子的形式存在于基体中，具有细化晶粒、产生固溶强化和缩短二次枝晶臂间距、降低晶内偏析、改善夹杂物分布，提高钢的机械强度、改善冲击韧性和耐磨性的功能。固溶态氮，可降低奥氏体中的密排不完全位错，限制含间隙杂质原子团的位错运动，强化效应比碳强。固溶氮与碳、镍的作用相似，能扩大r相互并使奥氏体稳定化。固溶氮可提高材料的淬透性，在同样的淬火工艺下淬硬层更深，同时使芯部组织得到一定程度的改善。氮原子在残余奥氏体中存在短程有序，不需要长距离扩散，易于首先析出(FeCr)2N；可降低回火温度。
9SiCr合金工具钢材存在着合金元素少，耐磨性强度差的缺点，且使用寿命大大低于冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1。对1～3吨中频冶炼后，经二次冶炼加入Na、Mg、Al、B、N和金属陶瓷类(BN、AlN、TiN等)后，经锻造、退火、淬火和回火处理，使用寿命比传统9SiCr合金提高5倍以上，硬度超过Cr12、Cr12Mo1V1。
本发明的目的是提供一种改进的9SiCrAlBN合金工具钢，另有说明除外，本申请中所述量为重量份计。
本发明提供的改进的9SiCrAlBN合金工具钢，既保持了冷作模具钢的机械性能，又大大降低了淬火温度，节省了大量能源。
本发明提供的9SiCrAlBN合金工具钢，所述工具钢含C、Si、Mn、Cr、Al、B、Na、Mg、N和氮化物，其改进之处在于，按质量份计，C：0.8～1.0；Si：0.3～1.8；Mn：0.3～1.8；Cr：0.6～1.4；Al：0.8～1.8；Na：0～0.006；Mg：0～0.003；B：0～0.10；N：0.01～0.10；氮化物0.1～0.08；余量为Fe以及不可避免的杂质。
本发明提供的优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，含C：0.9；Si：1.4；Mn：0.4；Cr：1.1；Na：0.005；Mg：0.002；Al：1.0；B：0.06；N：0.05及氮化物0.03。
本申请提供的第二优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.02～0.10及氮化物0.02～0.07。
本申请提供的第三优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.0～1.8；Mn：0.3～1.2；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.10及氮化物0.06～0.08。
本申请提供的第四优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.6；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.01～0.06。
本申请提供的第五优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.02～0.06。
本申请提供的第六优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.02～0.05。
本申请提供的第七优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.8～1.4；Ct：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.01～0.05。
本申请提供的第八优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.8～1.4；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.8；N：0.01～0.08及氮化物0.02～0.06。
本申请提供的第九优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.8～1.4；Ct：0.6～1.4；Al：1.2～1.8；N：0.01～0.10及氮化物0.02～0.08。
本申请提供的第十优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C：0.85～0.95；Si：0.4～1.2；Mn：0.8～1.4；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.8；N：0.01～0.06及氮化物0.02～0.04。
【附图说明】
图1为热处理工艺图。
【具体实施方式】
实施例1
本发明提供的9SiCrAlBN合金工具钢中，按重量百分比计包括：
碳C_0.80，     硅Si_0.40，    锰Mn_0.50，    铬Cr_0.70，
铝Al_0.90，    硼B_0.01，     钠Na_0.01，    镁Mg_0.001，
氮N_0.03，    氮化物_0.02，余量为Fe以及不可避免的杂质。
上述新型9SiCrAlBN合金工具钢热处理工艺的步骤如下：
(1)、预加热：将全部原料预加热温度为560℃～600℃，预加热时间为60分钟；
(2)、淬火加热：淬火加热温度为920℃～980℃，采用油冷却或者空气冷却或者盐浴冷却，淬火时间为20～30分钟；
(3)、回火：回火温度为180℃～220℃，然后空气冷却至室温。
实施例2
本发明提供的9SiCrAlBN合金工具钢中，按重量百分比计包括：
碳C_0.80，    硅Si_0.30，    锰Mn_0.90，   铬Cr_1.30，
铝Al_1.80，   钠Na_0.04，    氮N_0.09，    氮化物_0.06，
余量为Fe以及不可避免的杂质。
上述新型9SiCrAlBN合金工具钢热处理工艺的步骤如下：
(1)、第一次预加热：将全部原料预加热温度为560℃～600℃，预加热时间为60分钟；
(2)、第二次预加热：第一次预加热后，进行第二次预加热，然后进行淬火，第二次预加热温度750℃～800℃，第二次预加热时间为40～50分钟。
(3)、淬火加热：淬火加热温度为920℃～980℃，采用油冷却或者空气冷却或者盐浴冷却，淬火时间为20～30分钟；
(4)、第一次回火：回火温度为180℃～220℃，然后空气冷却至室温。
(5)、第二次回火：第一次回火空气冷却后再进行第二次回火，第二次回火温度180℃～220℃，然后空气冷却至室温。
实施例3
本发明提供的9SiCrAlBN合金工具钢中，按重量百分比计包括：
碳C_0.90，    硅Si_0.50，   锰Mn_1.20，    铬Cr_1.00，
铝Al_1.10，   硼B_0.09，    钠Na_0.02，    镁Mg_0.003，
氮N_0.03，    氮化物_0.01，余量为Fe以及不可避免的杂质。
上述新型9SiCrAlBN合金工具钢热处理工艺的步骤如下：
(1)、第一次预加热：将全部原料预加热温度为560℃～600℃，预加热时间为60分钟；
(2)、第二次预加热：第一次预加热后，进行第二次预加热，然后进行淬火，第二次预加热温度750℃～800℃，第二次预加热时间为40～50分钟。
(3)、淬火加热：淬火加热温度为920℃～980℃，采用油冷却或者空气冷却或者盐浴冷却，淬火时间为20～30分钟；
(4)、第一次回火：回火温度为180℃～220℃，然后空气冷却至室温。
(5)、第二次回火：第一次回火空气冷却后再进行第二次回火，第二次回火温度180℃～220℃，然后空气冷却至室温。
(6)第三次回火：在第二次回火空气冷却至室温后，再进行第三次回火，第三次回火温度180℃～220℃，然后空气冷却至室温。
实施例4～10热处理工艺的步骤同于实施例3。
除本发明的实施例1～10的9SiCrAlBN合金工具钢中的余量为Fe以及不可避免的杂质外的各成分及性能列于表1。
表1
技术人员阅读本申请说明书后，可以进行种种修改或变更，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种新型9SiCrAlBN合金工具钢，所述工具钢含C、Si、Mn、Cr、Al、B、Na、Mg、N和氮化物，其特征在于，按质量份计，C：0.8～1.0；S：0.3～1.8；Mn：0.3～1.8；Cr：0.6～1.4；Na：0～0.006；Mg：0～0.003；Al：0.8～1.8；B：0～0.10；N：0.01～0.10；氮化物0.1～0.08；余量为Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.9；Si：1.4；Mn：0.4；Cr：1.1；Na：0.005；Mg：0.002；Al：1.0；B：0.06；N：0.05及氮化物0.03。
3.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；S：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.02～0.10及氮化物0.02～0.07。
4.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.0～1.8；Mn：0.3～1.2；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.10及氮化物0.06～0.08。
5.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.6；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.01～0.06。
6.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.02～0.06。
7.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.3～0.6；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.02～0.05。
8.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.8～1.4；Cr：0.6～1.4；Na：0.003～0.006；Mg：0.001～0.003；Al：0.8～1.2；B：0.03～0.08；N：0.01～0.08及氮化物0.01～0.05。
9.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.8～1.4；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.8；N：0.01～0.08及氮化物0.02～0.06。
10.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：1.2～1.6；Mn：0.8～1.4；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.8；N：0.01～0.10及氮化物0.02～0.08。
11.根据权利要求1新型9SiCrAlBN合金工具钢，其特征在于：
C：0.85～0.95；Si：0.4～1.2；Mn：0.8～1.4；Cr：0.6～1.4；Al：1.2～1.8；N：0.01～0.06及氮化物0.02～0.04。
CN201210367813.5A 2012-09-28 2012-09-28 一种9SiCrAlBN合金工具钢 Expired - Fee Related CN102936690B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210367813.5A CN102936690B (zh) 2012-09-28 2012-09-28 一种9SiCrAlBN合金工具钢

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210367813.5A CN102936690B (zh) 2012-09-28 2012-09-28 一种9SiCrAlBN合金工具钢

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102936690A true CN102936690A (zh) 2013-02-20
CN102936690B CN102936690B (zh) 2016-08-10

Family

ID=47695611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210367813.5A Expired - Fee Related CN102936690B (zh) 2012-09-28 2012-09-28 一种9SiCrAlBN合金工具钢

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102936690B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694826A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 徐恒易 一种新型5CrW2SiBAlN耐冲击工具钢
CN104894479A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 大同特殊钢株式会社 模具用钢
CN104911484A (zh) * 2014-03-15 2015-09-16 紫旭盛业（昆山）金属科技有限公司 一种模具钢
CN111926250A (zh) * 2020-07-23 2020-11-13 深圳艾利门特科技有限公司 一种高碳高强度耐磨合金及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089161A1 (ru) * 1982-10-12 1984-04-30 Чусовской металлургический завод Лигатура дл раскислени и легировани стали
CN102209798A (zh) * 2009-05-22 2011-10-05 新日本制铁株式会社 切削工具寿命优良的机械结构用钢及其切削方法
CN102686759A (zh) * 2009-10-02 2012-09-19 株式会社神户制钢所 机械结构用钢及其制造方法和表面硬化钢部件及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089161A1 (ru) * 1982-10-12 1984-04-30 Чусовской металлургический завод Лигатура дл раскислени и легировани стали
CN102209798A (zh) * 2009-05-22 2011-10-05 新日本制铁株式会社 切削工具寿命优良的机械结构用钢及其切削方法
CN102686759A (zh) * 2009-10-02 2012-09-19 株式会社神户制钢所 机械结构用钢及其制造方法和表面硬化钢部件及其制造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694826A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 徐恒易 一种新型5CrW2SiBAlN耐冲击工具钢
CN104894479A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 大同特殊钢株式会社 模具用钢
CN104894479B (zh) * 2014-03-07 2019-08-13 大同特殊钢株式会社 模具用钢
CN104911484A (zh) * 2014-03-15 2015-09-16 紫旭盛业（昆山）金属科技有限公司 一种模具钢
CN111926250A (zh) * 2020-07-23 2020-11-13 深圳艾利门特科技有限公司 一种高碳高强度耐磨合金及其制备方法
CN111926250B (zh) * 2020-07-23 2022-03-29 深圳艾利门特科技有限公司 一种高碳高强度耐磨合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102936690B (zh) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102400048B (zh) 一种用于高强钢轧制的冷轧工作辊用钢,冷轧工作辊及其制造方法
CN103114245B (zh) 一种耐磨衬板及其制备方法
CN101691640B (zh) 一种高强度低合金耐磨钢板及其制造方法
CN100413991C (zh) 一种高合金模具钢及其热处理工艺
CN101258257A (zh) 使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢及其制造方法
CA2731754C (en) High strength, high toughness steel alloy
JP6366326B2 (ja) 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法
CN101215671B (zh) 抗锌液腐蚀磨损材料及其制造方法
CN102691005A (zh) 一种低合金模具钢
CN101603149A (zh) 一种低合金高速钢
JP5815946B2 (ja) 鋼の焼入方法
CN109182669B (zh) 高硬度高韧性易焊接预硬化塑料模具钢及其制备方法
CN103805890A (zh) 一种切削刀具用高速钢的热处理工艺
CN102912248A (zh) 高韧性耐磨耐蚀马氏体不锈钢及其制造方法
CN105543647A (zh) 一种高强度特种钢合金及其制备工艺
CN102936690A (zh) 一种新型9SiCrAlBN合金工具钢
CN101363102A (zh) 高强度冷轧连续退火用trip钢板及其制备方法
CN100469936C (zh) 高性能低合金含铌高速钢
CN113699446A (zh) 一种超细化型高韧性模具钢及其制备方法
CN103834864B (zh) 一种9Cr2BAlN合金工具钢
CN103131966A (zh) 一种钢管穿孔顶头及其制备方法
CN102876996A (zh) 一种奥氏体热作模具钢及其制备方法
CN103834869A (zh) 一种新型5Cr3MnSiMo1VBN耐冲击工具钢
CN105950991A (zh) 一种含铜高抛光模具钢及其制备工艺
CN102162071A (zh) 轧管用限动芯棒钢材料及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160810

Termination date: 20160928

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee