CN103556062A - 一种高韧性高红硬性高速工具钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性高红硬性高速工具钢,其特征在于按重量百分比计该工具钢成份为:C1.2-1.5%,Si0.2-0.6%,Cr4.5-5.5%,Mo3.5-4.0%,V0.8-1.5%,W1.5-4.5%,Mn0.2-0.8%,Zr0.08-1.0%,Al0.1-0.7%,Re0.15-1.5%,N0.02-0.1,S<0.015,P<0.03,余量为Fe和微量杂质元素。本发明的高韧性高红硬性高速工具钢,红硬性和韧性达到M42指标,且不含贵元素Co,成本和M2高速钢接近,但性能要优于M2,可替代M2、M42用于制作高精度刀具和模具。
Description
技术领域
本发明涉及一种工具钢,尤其是一种高韧性高红硬性高速工具钢。
背景技术
高速工具钢是高碳高合金钢,具有很高的性能,在热处理之后其硬度可高达63~70HRc,是特殊钢中硬度最高的钢种。该钢种不仅硬度很高,并有良好的耐热性、耐磨性和韧性等性能,因此成为重要的刀具材料。高速钢刀具的销售额约占全部刀具销售总额的45%左右,对制造业的发展起着重要的作用。除了用做刀具之外,高速钢还被用于制造高档模具、高温轴承、轧辊等,一些对于硬度要求很高、特别耐磨的机械零件也非高速钢莫属,例如柴油机油泵油嘴偶件中的针阀、空调机中的模块等。在特殊钢领域中,高速钢占有独特的地位。高速钢的主要合金元素有钨、钼、铬、钴和钒等,其中的钨、钼、钴和钒在地球上的储量有限,都属于贵重稀缺元素,因此高速钢的成本比较高。
高速钢属于高碳高合金莱氏体钢,高的碳化物含量是构成高速工具钢特性的基础。钢中碳化物类型、数量、形态、尺寸大小及分布状况等,决定高速工具钢的使用性能和工艺性能。钢中大量碳化物,给钢的冶、锻扎、热处理等加工带来较多的困难。必须采取多种工艺来改善其工艺性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低、成材率的高韧性高红硬性高速工具钢。
本发明的高韧性高红硬性高速工具钢,其化学成份按重量百分比计为:C 1.2-1.4%,Si 0.2-0.6%,Cr 4.5-5.5%,Mo 3.5-4.0%,V 0.8-1.5%,W 1.5-4.5%,Mn 0.2-0.8%,Zr 0.08-1.0%,Al 0.1-0.7%,N 0.02-0.1,Re 0.15-1.5%,S<0.015,P<0.03,余量为Fe和微量杂质元素。
所述Re的组份按重量百分比计为: Y 50-99.9% 、La 0-50% 、Ce 0-50% 、Gd 0-50% ,通过稀土加入可以改善高速工具钢莱氏体组织的结构和形态,改善热加工性能和成材率。
本发明的高韧性高红硬性高速工具钢,采用通常高速工具钢常规生产工艺生产,即通过:中频+炉外精炼+电渣重熔→电渣锭→快锻、精锻→方坯或棒坯→轧机成材→退火→精整→生产各种规格的锻扎材。
本发明的高韧性高红硬性高速工具钢具有以下优点:
1、从成本上看,相对于M2高速钢减少了贵合金元素Mo、W、V的加入量,相对于M42没有添加贵金属元素Co,能大幅度降低生产成本。
2、把钇基稀土作为主要微合金化元素进行添加,其主要目的在于改变莱氏体组织结构和形态,改善热加工性能和成材率,本发明中C含量设定在1.2-1.4%高于M2和M42,能保证有足够多的碳化物数量,通过稀土的作用,不会影响其加工性能和降低成材率,此外添加钇基稀土还有增强抗氧化能力,减缓高速工具钢刀具在工作过程中的氧化和脱碳造成的失效,提高高速工具钢的红硬性;本技术方案中稀土的用途区别于CN1557985A中“通过添加Y、Ce细化晶粒、减少了钢液中的O、S有害元素与改善夹杂物形态及凝固组织”,以及CN102242316A中所述“H13钢中加入稀土元素钇的主要目的是起脱氧、脱硫和改善凝固组织的作用”。
3、添加Al和N主要目的为,Al在钢中以ALN形式存在时,由于其熔点高、质点细小弥散,能细化晶粒;其次ALN的存在还可以抑制高温下晶粒长大,改善钢的热塑性,提高钢的锻轧性能;最后,Al的加入有利于后续氮化处理工艺。
4、添加Zr能抑制As、Pb、Sn等低熔点金属元素的有害作用,这些元素在现有精炼手段下很难得到有效的清除;加入Zr后能和杂质元素形成熔点大于2000℃高熔点化合物ZrxPby、Zr5Sn3等,可以提高高速工具钢的红硬性。
具体实施方式
本发明实施例高速工具钢成分表1(余量为Fe和微量杂质元素未特别标明),其制造工艺为:中频+炉外精炼+电渣重熔→电渣锭→快锻、精锻→方坯或棒坯→轧机成材→退火→精整→生产各种规格的锻扎材。
表1高速工具钢成分表
对上述实施例取样进行热处理后(淬火+回火),检测其室温下硬度和冲击韧性,
以及600℃时硬度,结果如表2。
表2高速工具钢性能
Claims (2)
1.一种高韧性高红硬性高速工具钢,其特征在于:其化学成份按重量百分比计为:C 1.2-1.4%,Si 0.2-0.6%,Cr 4.5-5.5%,Mo 3.5-4.0%,V 0.8-1.5%,W 1.5-4.5%,Mn 0.2-0.8%,Zr 0.08-1.0%,Al 0.1-0.7%,N 0.02-0.1,Re 0.15-1.5%,S<0.015,P<0.03,余量为Fe和微量杂质元素。
2.如权利要求1所述的高韧性高红硬性高速工具钢,其特征在于:所述Re的组份按重量百分比计为: Y 50-99.9% 、La 0-50% 、Ce 0-50% 、Gd 0-50%。
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2013
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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