CN103276319A - 易切削高硫高速钢 - Google Patents

Abstract

本发明属于合金钢材料制备技术领域，尤其是涉及一种易切削的、含硫量高的高速钢，具体公开了一种易切削高硫高速钢，该易切削高硫高速钢的成分及重量百分比为：C0.82~0.90%，W5.75~6.45%，Mo4.70~5.70%，Cr3.85~4.35%，V1.70~2.20%，Mn0.13~0.38%，S0.10~0.15%，余量为铁。采用本发明技术方案，含硫量选择在比较高的水平，即0.10~0.15%，确保在钢中形成均匀分布的MnS塑形夹杂，得到易切削的高硫高速钢，加工面光洁度高，且MnS夹杂具有良好的润滑减轻摩擦和抑制积屑作用，使该高速钢加成本降低，能提高该钢种刀具的使用寿命。

Description

易切削高硫高速钢

技术领域

本发明属于合金钢材料制备技术领域，尤其是涉及一种易切削的、含硫量高的高速钢。

背景技术

高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。 

随着社会的高速发展，之前一直使用的低合金钢难以满足生产上高速切削加工的要求，进而企业一直在寻求更适合进行切削的钢材。而科学家也尝试在钢中，通过尝试在钢中加入各种元素使钢的特性改变从而获得适合切削的钢材，而高速钢适时的产生给企业的发展提供了新的力量。

高速钢全称为高速工具钢，按其成分和性能可以分为：钨系高速钢，钨钼系高速钢，一般含钴高速钢，超硬高速钢等。高速钢主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

在中国专利文献CN1227879A中公开了一种新型含铝低合金高速钢，其采用的技术方案是：化学成份（重量%）为，C0.95-1.20，W1.00-9.00，Mo1.00-5.00，Cr3.50-4.50，V1.65-2.05，Al0.80-1.50，Re0.005-0.20，Ti0.05-0.40，N≤0.10，余量为铁和杂质。

采用上述专利文献中披露的技术方案的高速钢，在成本方面有所降低，同时该高速钢的综合机械性能也有所提高，但是其带来的负面影响也是存在的，其被切削性能还是不尽如人意，加工面光洁度不高，加成本高。

M2是钼系高速钢，具有碳化物不均匀性小和韧性较高的优点，切削性能比上述新型含铝低合金高速钢较好，但是其缺点在于易于过热，故对热处理保护要求较严。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种切削性能良好、加工面光洁度高、加成本降低且使用寿命长的易切削高硫高速钢。

    为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，该易切削高硫高速钢的成分及重量百分比为：C0.82~0.90%，W5.75~6.45%，Mo4.70~5.70%，Cr3.85~4.35%，V1.70~2.20%，Mn0.13~0.38%，S0.10~0.15%，余量为铁。

由于高速钢对切削性能要求非常高，上述发明技术方案中的含硫量选择在比较高的水平，即0.10~0.15%，确保在钢中形成均匀分布的MnS塑形夹杂，得到易切削的高硫高速钢，加工面光洁度高，且MnS夹杂具有良好的润滑减轻摩擦和抑制积屑作用，使该高速钢加成本降低，能提高该钢种刀具的使用寿命。

一般来讲，S含量加入都控制在0.02%-0.05%，但是本发明技术方案中的S含量在较高的水平0.10~0.15%，为了防止因S导致的脆性，应加入足够的Mn0.13~0.38%，使其形成熔点较高的MnS，但是S含量又不能太高，若钢中含硫量偏高，焊接时由于SO₂的产生，将在焊接金属内形成气孔和疏松。

加入W5.75~6.45%，钨在本发明技术方案的高速钢中除形成碳化物外，部分地溶入铁中形成固溶体,钨在本发明中的主要用途是增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。

加入Mo4.70~5.70%，钼在本发明中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性，钼对铁素体有固溶强化作用．同时也提高碳化物的稳定性．从而提高钢的强度；此外，钼使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高，并强烈提高铁素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在450-600℃下的聚集，促进特殊碳化物的析出，因而成为提高钢的热强性的最有效的合金元素。

加入Cr3.85~4.35%，铬能增加高硫高速钢的淬透性并有二次硬化作用，可提高其硬度和耐磨性而不使钢变脆，铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城，铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等、铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr)，提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较高的表面光洁度。

金属钒和碳、氮、氧有极强的亲合力，与之形成相应的稳定化合物，其主要作用是细化钢的组织和晶粒。降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。

钼在本发明技术方案中能提高淬透性和热强性。防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性；钼在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素；对改善高硫高速钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用。

    作为本发明的进一步改进，C0.82%，W5.75%，Mo4.70%，Cr3.85%，V1.70%，Mn0.13%，S0.10%，铁为余量。

作为本发明的进一步改进，C0.90%，W6.45%，Mo5.70%，Cr4.35%，V2.20%，Mn0.38%，S0.15%，铁为余量。

作为本发明的进一步改进，C0.84~0.88%，W5.85~6.25%，Mo4.90~5.50%，Cr4.00~4.20%，V1.90~2.00%，Mn0.20~0.32%，S0.12~0.14%，铁为余量。

作为本发明的进一步改进，C0.86%，W6.05%，Mo5.20%，Cr4.10%，V1.95%，Mn0.26%，S0.13%，铁为余量。

具体实施方式

1、实施例1：在本实施例中，采用的易切削高硫高速钢的成分及其重量百分比为：C0.82%，W5.75%，Mo4.70%，Cr3.85%，V1.70%，Mn0.13%，S0.10%，铁为余量。

本发明的生产工艺相关参数如下：冶炼温度1550℃~1620℃，浇注成锭；锻轧工艺：始锻温度：1050℃~1100℃、终锻温度大于850℃；退火工艺：830℃ ~860℃，加热随炉冷；淬火回火工艺：1050℃~1100℃，油冷或空冷，520℃~550℃，多次回火，HRC：63~65，600℃，红硬性HRC54~58；抗弯强度：2800MPa-3800 MPa、冲击韧性：20-35J；碳化物级别：小于2级，在上述工艺条件下的晶粒度：9-11级，切削性能良好、加工面光洁度高，削末相对于现有的高速钢明显减少。

2、实施例2：其生产工艺相关参数与实施例1大致一样，采用的易切削高硫高速钢的成分及其重量百分比为：C0.90%，W6.45%，Mo5.70%，Cr4.35%，V2.20%，Mn0.38%，S0.15%，铁为余量。

3、实施例3：其生产工艺相关参数与实施例1大致一样，采用的易切削高硫高速钢的成分及其重量百分比为：C0.86%，W6.05%，Mo5.20%，Cr4.10%，V1.95%，Mn0.26%，S0.13%，铁为余量。

4、实施例4：其生产工艺相关参数与实施例1大致一样，采用的易切削高硫高速钢的成分及其重量百分比为：C0.84%，W5.85%，Mo4.90%，Cr4.00%，V1.90%，Mn0.20%，S0.12%，铁为余量。

5、实施例5：其生产工艺相关参数与实施例1大致一样，采用的易切削高硫高速钢的成分及其重量百分比为：C0.88%，W6.25%，Mo5.50%，Cr4.20%，V 2.00%，Mn0.32%，S0.14%，铁为余量。

Claims (5)

1.一种易切削高硫高速钢，其特征在于，该易切削高硫高速钢的成分及重量百分比为：C0.82~0.90%，W5.75~6.45%，Mo4.70~5.70%，Cr3.85~4.35%，V1.70~2.20%，Mn0.13~0.38%，S0.10~0.15%，余量为铁。

2.如权利要求1所述的易切削高硫高速钢，其特征在于，C0.82%，W5.75%，Mo4.70%，Cr3.85%，V1.70%，Mn0.13%，S0.10%，余量为铁。

3.如权利要求1所述的易切削高硫高速钢，其特征在于，C0.90%，W6.45%，Mo5.70%，Cr4.35%，V2.20%，Mn0.38%，S0.15%，余量为铁。

4.如权利要求1所述的易切削高硫高速钢，其特征在于，C0.84~0.88%，W5.85~6.25%，Mo4.90~5.50%，Cr4.00~4.20%，V1.90~2.00%，Mn0.20~0.32%，S0.12~0.14%，余量为铁。

5.如权利要求4所述的易切削高硫高速钢，其特征在于，C0.86%，W6.05%，Mo5.20%，Cr4.10%，V1.95%，Mn0.26%，S0.13%，余量为铁。