CN103643133A

CN103643133A - 一种耐磨高速工具钢

Info

Publication number: CN103643133A
Application number: CN201310619513.6A
Authority: CN
Inventors: 朱昌宏; 蒋荣坤
Original assignee: JIANGSU FINE SPECIAL MATERIAL Co Ltd
Current assignee: JIANGSU FINE SPECIAL MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明公开了一种耐磨高速工具钢，所述耐磨高速工具钢的化学成分及其重量百分比为C:(0.87-0.98)%，W:(5.60-6.20)%，Mo:(4.60-5.50)%，Cr:(4.00-5.50)%，V:(2.20-2.70)%，Mn:(0.25-0.45)%，Si:(0.30-1.00)%，Nb:(0.08-0.30)%，Co:(0.45-0.80)%，P:≤0.03%，S:≤0.03%，余量为Fe。本发明具有切削性能好，使用寿命长和钨钼用量少的显著优点。

Description

一种耐磨高速工具钢

技术领域：

本发明涉及一种切削工具钢，特别是一种耐磨高速工具钢。

背景技术：

高速钢由于具有较好的耐磨性、韧性和红硬性在切削工具、模具和耐磨性能的机械零件领域得到广泛的应用，然而这种高速钢含有较多的贵重稀缺的钨和钼，此外这种高速钢还存在淬火温度范围窄（1200-1220℃），使用寿命较低的缺陷。

发明内容：

本发明目的是提供一种切削性能好、使用寿命长和降低钨钼用量的的一种耐磨高速工具钢。

实现本发明目的的技术方案是，一种耐磨高速工具钢，其特征在于：所述耐磨高速工具钢的化学成分及其重量百分比为C:(0.87-0.98)%，W:(5.60-6.20)%，Mo:(4.60-5.50)%，Cr:(4.00-5.50)%，V:(2.20-2.70)%，Mn:(0.25-0.45)%，Si:(0.30-1.00)%，Nb:(0.08-0.30)%，Co:(0.45-0.80)%，P:≤0.03%，S:≤0.03%，余量为Fe。

本发明与现有技术比较具有切削性能好，使用寿命长和钨钼用量少的显著优点。

附图说明：

图1是本发明的退火晶粒照片；图2是本发明淬火晶粒度照片；图3是本发明的回火晶粒照片。

具体实施方式：

本发明的耐磨高速工具钢（简称M15）是钨-钼系高速钢，钢的铸态共晶碳化物类型主要是M2C，未发现有鱼骨状的M6C和MC，使钢中的碳化物分布比较均匀，碳化物颗粒度较细，形状也较好，避免了粗大角状碳化物产生。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种耐磨高速钢，含有如下重量百分比的组份：

C：0.87-0.98%；W：5.60-6.20%；Mo：4.60-5.50%；Cr：4.00-5.50%；V：2.20-2.70%；Mn：0.25-0.45%；Si：0.30-1.00%；Nb：0.08-0.30%；Co：0.45-0.80%；P:≤0.03%；S：≤0.03%；其余为Fe。气体含量：氧≤25PPm、氮≤100PPm、氢≤1.5PPm

进一步的，所述一种刀具用耐磨（新型）高速工具钢各组份的重量百分比为：

C：0.88-0.93%；W：5.90-6.20%；Mo：4.80-5.00%；Cr：4.10-4.50%；V：2.20-2.40%；Mn：0.30-0.40%；Si：0.30-1.00%；Nb：0.10-0.15%；Co：0.50-0.70%；P:≤0.027%；S：≤0.009%；其余为Fe。气体含量：氧≤25PPm、氮≤100PPm、氢≤1.5PPm

本发明中钨、钼含量范围分别为：5.90-6.20%和4.80-5.00%，比M2钢都低，节约使用了宝贵的钨、钼资源；提高了价格便宜、且来源丰富的碳含量，碳的含量范围为：0.87-0.98%，这样既能够保证本发明在淬、回火处理之后有更高的硬度和较多的碳化物数量，而且使红硬性也比M2钢好。

（2）加入少量的铌，其含量范围为：0.08-0.30%，铌在钢中能生成非常细小的碳化铌粒子，阻碍晶粒长大，使钢材淬火后的晶粒度更细，淬火温度范围更宽，因此钢材的韧性和热塑性都更好。

（3）钒含量范围为：2.20-2.70%，提高了钒含量，保证了刀具的耐磨性和制造刀具时的可磨削性。

（4）气体含量：控制钢中的气体含量，将氧、氮、氢、的含量控制在氧≤25PPm、氮≤100PPm、氢≤1.5PPm的范围内，大幅度提高了该钢的热塑性、及脆性。整体提高了该钢的加工性能。

（5）加入少量的钴，其含量范围为：0.45-0.80%，钴有细化晶粒的作用，并能提高了钢材在淬回火之后的硬度。

（6）硅的含量从M2的0.25-0.45%提高到0.30-1.00%，研究显示，高速钢中提高硅的含量从0.30-1.00%，有利于M2C的分解，细化碳化物，同时对提高硬度有力。

本发明有以下实施例：

实施例一

耐磨高速工具钢（M15），其组份为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，各组份的重量百分比为C：0.88% ；W：5.90% ；Mo：4.82%；Cr：4.12% ；V：2.22% ；Mn：0.33%；Si：0.35%；Nb：0.10%；Co：0.52%；P:≤0.02%；S：≤0.007%；铜和镍含量之和不超过0.25%；余量为Fe。

气体含量：气体含量：氧20PPm、氮88PPm、氢0.7PPm

本实施例组织性能见表1：

表1

实施例二：

耐磨高速工具钢（M15），其化学成分为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，成分范围重量百分比为C：0.98；W：5.80% ；Mo：4.9%；Cr：4.20%；V：2.28%；Mn：0.38%；Si：0.50%；Nb：0.15%；Co：0.50%；P:≤0.026%；S：≤0.005%；铜和镍含量之和不超过0.25%；余量为Fe。

气体含量：氧18PPm、氮65PPm、氢1.0PPm

本实施例组织性能见表2：

表2

实施例三

耐磨高速工具钢（M15），其化学成分为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，成分范围重量百分比为C：0.96%；W：6.10%；Mo：4.72 %；Cr：4.28%；V：2.30%；Mn：0.35%；Si：0.60%；Nb：0.25%；Co：0.60%；P:≤0.03%；S：≤0.02%；铜和镍含量之和不超过0.25%；余量为Fe。

气体含量：氧21PPm、氮90PPm、氢1.2PPm

本实施例组织性能见表3：

表3

实施例四

耐磨高速工具钢（M15），其化学成分为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，成分范围重量百分比为C：0.90%；W：5.95%；Mo：4.88%；Cr：4.25%；V：2.40%；Mn：0.38%；Si：0.95%；Nb：0.12%；Co：0.60%；P:≤0.027%；S：≤0.008%；铜和镍含量之和不超过0.25%；余量为Fe。

气体含量：氧24PPm、氮95PPm、氢1.4PPm

本实施例组织性能见表4：

表4

用本实施例和现有的M2钢制成￠4.0毫米直钻，切削试验结果见表5：

表5

注明：原国家标准规定直柄麻花钻一等品的平均切削寿命为2.5米;优等品的平均切削寿命为4.0米。

试验结论：

两种钢号的麻花钻都能达到优等品（切削长度4M）的要求。

￠4mm 新型耐磨高速工具钢（M15）平均切削长度为5.61米,M2为4.57米;切削耐磨性能优于M2钢 22.7%

实施例五

耐磨高速工具钢（M15），其化学成分为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，成分范围重量百分比为C：0.90%；W：6.00%；Mo：4.90%；Cr：4.30%；V：2.25%；Mn：0.33%；Si：0.80%；Nb：0.11%；Co：0.60%；P：≤0.02%；S：≤0.003%；铜和镍含量之和不超过0.25%；余量为Fe。

气体含量：氧19PPm、氮96PPm、氢0.8PPm

本实施例组织性能见表6：

表6

用本实施例做成的￠18毫米锥钻和M2钢制成的￠18毫米锥钻，切削试验结果见表7：

表7

试验结论：

两种钢号的锥柄麻花钻都能达到优等品（切削长度4M）的要求。

其中：￠18毫米M15钢平均切削长度为6.86米,M2为5.04米; M15钢优于M2 36.1%；

实施例六

耐磨高速工具钢（M15），其化学成分为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，成分范围重量百分比为C：0.89%；W：6.12%；Mo：4.88%；Cr：4.21%；V：2.30%；Mn：0.37%；Si：0.95%；Nb：0.11%；Co：0.53%；P：≤0.02%；S：≤0.005%；铜和镍含量之和不超过0.25%；余量为Fe。

本实施例组织性能见表8：

表8

用本实施例制作的M8丝锥和M2钢制成M8丝锥，切削试验结果见表9：

表9

试验结论：两种钢号的丝锥都能达到一等品（切削长度2.5M）的要求。

其中： M15平均切削长度为3.29米,M2为2.69米;

M15优于M2 22.3%，有较高的耐磨性。

用本实施例制作的M10和M2钢制成M10丝锥，切削试验结果见表10：

表10

注明：原国家标准规定丝锥一等品的平均切削寿命为2.5米;

优等品的平均切削寿命为4.0米。

试验结论：本实施例制作的M10的丝锥切削寿命达到4.04米，M2钢制成M10丝锥切削寿命达到3.59米。本实施例制作的M10的丝锥切削寿命优于M2钢制成M10丝锥12.5%，耐磨性明显优于M2。

表11

由上述实施例可以看出，本发明的一种耐磨高速工具钢的组织和性能具有如下特点：

（1）退火组织和退火硬度：本发明的一种耐磨高速工具钢的退火组织为碳化物加球状珠光体组织，退火硬度为207-255HB。（附退火组织图片1）

（2）用本发明的一种耐磨高速工具钢制成的刀具使用寿命较高、耐磨性好，所制成的 4.0mm直钻、18mm锥钻以及M8、M10丝锥；寿命均优于M2的水平。

（3）本发明的一种耐磨高速工具钢具有良好的热塑性，钢锭在锻造开坯时成材率比M2钢高约2%，本发明的一种耐磨高速工具钢可用于制造热扭轧钻头、锥柄轧扭钻头、丝锥以及复杂刀具等切削刀具。

（4）本发明的一种耐磨高速工具钢具有较好的耐磨性和韧性，在淬、回火之后的抗弯强度为4700Mpa-5500Mpa，高于M2钢的3500 Mpa -4500 Mpa。

（5）本发明的一种耐磨高速工具钢的淬火温度范围较宽，在1180-1220℃范围内晶粒度为11#-9.5#，在550℃三次回火后硬度63.0-66.5HRC。本发明由于钨、钼、铬和钒合金元素含量适当的基础上，提高了硅的含量，有利于M2C的分解，利于硬度的提高，同时钒的含量提高到2.20-2.70%，与碳的配比合理，使碳化物颗粒较细，数量较多，还加入了少量的铌，因此不但淬火温度范围较宽，回火后的硬度较高，有较高的耐磨性，同时韧性也较高。（附淬火晶粒度和回火组织图片2-3）

（6）本发明的一种耐磨高速工具钢在淬回火之后的600℃红硬性61.8-64.0HRC。

Claims

1.一种耐磨高速工具钢，其特征在于：所述耐磨高速工具钢的化学成分及其重量百分比为C:(0.87-0.98)%，W:(5.60-6.20)%，Mo:(4.60-5.50)%，Cr:(4.00-5.50)%，V:(2.20-2.70)%，Mn:(0.25-0.45)%，Si:(0.30-1.00)%，Nb:(0.08-0.30)%，Co:(0.45-0.80)%，P:≤0.03%，S:≤0.03%，余量为Fe。