CN104195440A - 切削钻头用低成本高速工具钢及其制备工艺 - Google Patents

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魏青松
王爱华
李正阳
丁刚
张海龙
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Abstract

本发明为切削钻头用低成本高速工具钢及其制备工艺,其特征在于含有如下重量百分比的组份:C:0.88-0.99%;W:4.80-5.60%;Mo:3.8-4.50%;Cr:3.80-4.80%;V:1.80-2.25%;Mn:0.25-0.45%;Si:0.20-0.40%;Al:0.70-1.30%;Nb:0.10-0.30%;La:0.03-0.06;Ce:0.03-0.06;Ti:0.10-0.20;P:≤0.03%;S:≤0.03%;余量为Fe和不可避免的微量杂质。采用中颇感应炉冶炼和电渣重熔工艺制备高速钢棒材。与现有技术相比,本发明降低了钨和钼等贵重合金用量,加入铝,并采用钛、铌和镧铈混合稀土稀土进行孕育处理,使高速钢的奥氏体晶粒和共晶组织明显得到细化,共晶碳化物大部分变成团球状且分布均匀,提高了硬度、红硬性和冲击韧性及抗粘刀能力和切削寿命,同时降低了成本。

Description

切削钻头用低成本高速工具钢及其制备工艺
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于切削刃具用高速钢材料技术领域,涉及一种钻头用高速工具钢,特别 是一种切削钻头用低成本高速工具钢及其制备工艺。
背景技术
[0003] 钻削加工是当前机械加工领域最常见的加工方法之一,也是机械加工耗时最多的 工序,在金属切削加工工序中占有很高的比例,明显高于铣削加工。在某些柔性生产线和加 工中心上,钻削工序占有更高的比例。钻削加工凭借其高效、经济的优势,在机械、电了等生 产领域起着关键作用。然而,切削刃口的快速磨损是制约钻孔质量和钻头寿命的重要因素。 长期以来,针对钻削刀具寿命问题,很多学者和研究人员做了大量的研究工作。由于麻花钻 结构和钻削过程的相对复杂性,麻花钻的磨损、破损形式具有很大的随机性和多样性,其寿 命分散性很大,一直以来都是钻削研究的基本问题。
[0004] 高速钢是高碳高合金莱氏体钢,钢中含有大量的合金碳化物。高速钢在经过适当 的热处理之后,具有很高的硬度,较好的耐磨性、韧性和红硬性。高速钢的主要用途是制造 机床切削工具以及高档的模具和要求硬度高、耐磨性好的机械零件等,应用比较广泛。
[0005] 近年来,从提高生产效率考虑,切削刀具材料己有从高速钢向超硬合金材料发展 的趋势。但是,现在稀有金属价格上涨,成为超硬刀具成本提高的重要原因。另外,超硬合 金钻头的韧性低于高速钢钻头,为防止崩刃,需要进行倒角衍磨处理。为此,切削阻力增大, 刀锋利度差,产生毛刺和不适于加工硬化材料的问题。
[0006] 目前,国内外所用于制造高速钢的主要合金元素有钨、钥、铬和钒等贵重合金,都 是碳化物形成元素,而在高速钢中的钨、钥含量很高,他们在地球上的储量有限,其中特别 是钨和钥储量更少,贵重而且稀缺,属国家战略物资,必须节约使用。例如目前用量最多的 高速钢钢种是M2高速钢,钨和钥的含量分别为6%和5%,每年消耗掉大量的钨钥资源。另 夕卜,M2钢还存在着其它缺点,例如淬火温度范围窄(1200-1220°C ),制成刀具的使用寿命 较低。
[0007] 钻头作为机械加工用刀具中的一个重要组成部分,主要用于孔的粗加工。随着机 械行业的发展,钻头的消耗与日俱增,尤其是大直径钻头。但棒料的价格不断上涨,给加工 行业带来了巨大的成本压力。
发明内容
[0008] 发明目的:本发明的目的是针对现有高速钢所存在的上述缺点,提供一种切削钻 头用低成本高速工具钢及其制备工艺,在降低钨、钥的使用量的同时,还能提高钢材的使用 性能和加工性能,提高制成刀具的使用寿命。
[0009] 为了解决上述技术问题,本发明可以通过以下化学成分的设计和技术来实现: 本发明所提供的一种低成本切削钻头用高速工具钢其质量百分比配比为:本发明采用 了如下的技术方案: 一种低成本切削钻头用高速工具钢,其含有如下重量百分比的组份:C :0. 88-0. 99% ; ff :4, 80-5. 60% ;Mo :3. 8-4. 50% ;Cr :3. 80-4. 80% ;V :1. 80-2. 25% ;Mn :0. 25-0. 45% ;Si : 0. 20-0. 40 % ;A1 :0. 70-1. 30 % ;Nb :0. l〇-〇. 30% ;La :0. 03-0. 06% ;Ce :0. 03-0. 06% ;Ti : 0. 10-0. 20% ;P :彡0. 03% ;S :彡0. 03% ;余量为Fe和不可避免的微量杂质,化学成分的总 和为100%。
[0010] 本发明所提供的低成本切削钻头用高速工具钢,其冶炼工艺步骤是: (1) 中颇感应炉冶炼制备自耗电极: ① 采用碱性坩埚冶炼,将钨铁合金、钥铁合金、高碳铬铁合金和铝铁及40%的废旧高速 钢返回料和废钢按照所需成分计量加上各个元素的烧损量后配制,先将废旧高速钢返回料 装入中频炉坩埚底部,在返回料的上部再装入高碳铬铁合金,然后在坩埚的上部再装入三 分之一的钨铁合金和钥铁合金和所需的废钢,送电加热,待下部炉料开始熔化后,依次分批 加入余量的鹤铁和钥铁; ② 在1500°C左右熔清后检查炉底无不熔炉料后加入适量石灰和萤石造渣,调整炉渣成 份改善炉渣流动性,使炉渣碱度控制在1. 8-2. 5为宜,提高钢液温度,用硅钙粉进行扩散脱 氧后,调整成分,出炉前依次加入金属铝铁、钒铁,其中铝的烧损按照17%计算; ③ 合金化后进行终脱氧,炉前调整成分合格后在1540°C -1580°C进行炉内扒渣,将温 度升至1590°C -1620°C,然后再进行插铝脱氧,而后出炉; ④ 将钛铁、铌铁和镧(La)、铈(Ce)混合稀土破碎至粒度为5〜10_的小块,经 220°C _260°C烘干2〜4h后,置于浇包底部,用包内冲入法对钢水进行复合变质处理,以细 化高速钢的铸态组织和碳化物,经静置后,打渣,将温度控制在150(TC〜15KTC快速浇铸 成自耗电极,以减少A1元素的烧损; (2) 电渣重熔冶炼制造高速钢棒材 将浇铸好的自耗电极在60%CaF2, 20%A1203, Ca020%的渣系中进行电渣熔铸成所需尺寸 的高速钢棒材,其中CaF2中的Si02含量应低于2%。
[0011] 有益效果 与现在用量最大的M2钢相比,本发明具有以下优点: (1)本发明钻头用高速工具钢是钨-钥-铝系高速钢,钢的铸态共晶碳化物类型主要 是M2C,未发现有鱼骨状的共晶碳化物M6C。在本发明钢中的M2C容易在高温加热时分解 转变成细小粒状的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。
[0012] 本发明中钨、钥含量范围都比M2钢低,节约使用了宝贵的钨、钥资源,降低了成 本,且将碳的含量控制在:〇. 88-0. 99%范围内,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。
[0013] (2)铝不但价格低廉而且地球储量丰富。通过在高速钢中加入一定含量的铝,不仅 能细化晶粒降低过热敏感性,还能改善碳化物的形态、颗粒大小和分布,提高硬度耐磨性、 红硬性和切削性能。而且通过在高速钢中加入一定含量的铝能够改变高速钢表面氧化层的 性质,因此提高表面强度减少摩擦发热,并使热阻大大提高,明显减少表面摩擦熔化现象, 提高了抗粘刀能力,提高了切削寿命,同时降低了成本。
[0014] (3)加入少量的铌,其含量范围为:0. 10-0. 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。
[0015] (4)通过在高速钢中加入稀土,使高速钢的奥氏体晶粒和共晶组织明显得到细 化,共晶组织中片层状碳化物变短、变细。热处理后,共晶碳化物大部分变成团球状且分布 均匀,高速钢的硬度和红硬性和冲击韧性均得到提高。
具体实施方式
[0016] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详述。
[0017] 实施例一 一种低成本切削钻头用高速工具钢,该材料重量百分比的组份:c :0. 90% ;W :5. 20% ; Mo :4. 50% ;Cr :4. 60% ;V :1. 90% ;Mn :0. 35% ;Si :0. 35% ;A1 :0. 90% ;Nb :0. 10% ;La : 0.035%;Ce:0.035%;Ti:0.10%; P:彡 0.02%;S:彡 0.02%;其余为 Fe 和不可避免的微量 杂质,化学成分的总和为100%。
[0018] 其制备方法,包括以下过程: 1、 中颇感应炉冶炼制备自耗电极: ① 采用碱性坩埚冶炼,将钨铁合金、钥铁合金、高碳铬铁合金和铝铁及40%的废旧高速 钢返回料和废钢按照所需成分计量加上各个元素的烧损量后配制,先将废旧高速钢返回料 装入中频炉坩埚底部,在返回料的上部再装入高碳铬铁合金,然后在坩埚的上部再装入三 分之一的钨铁合金和钥铁合金和所需的废钢,送电加热,待下部炉料开始熔化后,依次分批 加入余量的鹤铁和钥铁; ② 在1500°C左右熔清后检查炉底无不熔炉料后加入适量石灰和萤石造渣,调整炉渣成 份改善炉渣流动性,使炉渣碱度控制在1. 8-2. 5为宜,提高钢液温度,用硅钙粉进行扩散脱 氧后,调整成分,出炉前依次加入金属铝铁、钒铁,其中铝的烧损按照17%计算; ③ 合金化后进行终脱氧,炉前调整成分合格后在1540°C -1580°C进行炉内扒渣,将温 度升至1590°C -1620°C,然后再进行插铝脱氧,而后出炉; ④ 将钛铁、铌铁和镧(La)、铈(Ce)混合稀土破碎至粒度为5〜10_的小块,经 220°C _260°C烘干2〜4h后,置于浇包底部,用包内冲入法对钢水进行复合变质处理,以细 化高速钢的铸态组织和碳化物,经静置后,打渣,将温度控制在150(TC〜15KTC快速浇铸 成自耗电极,以减少A1元素的烧损; 2、 电渣重熔冶炼制造高速钢棒材 将浇铸好的自耗电极在60%CaF2,20%Al203, Ca020%的渣系中进行电渣熔铸成所需尺寸 的高速钢棒材,其中CaF2中的Si02含量应低于2%。
[0019] 实施例二: 一种低成本切削钻头用高速工具钢,该材料重量百分比的组份:c :0. 95% ;W :5. 40% ; Mo :4. 30% ;Cr : 4. 70% ;V :2. 00% ;Mn :0. 35% ;Si :0. 35% ;A1 :1. 10% ;Nb :0. 20% ;La : 0.045%;Ce:0.045%;Ti:0.15%; P:彡 0.02%;S:彡 0.02%;其余为 Fe 和不可避免的微量 杂质,化学成分的总和为100%。
[0020] 其制备方法同实施例一。略。
[0021] 实施例三: C :0. 99% ;ff : 5. 50% ;Mo :4. 10% ;Cr 4. 50% ;V : 2. 15% ;Mn :0. 45% ;Si :0. 40% ; A1 :1. 30% ;Nb :0· 30% ;La :0· 06% ;Ce :0· 06% ;Ti :0· 20% ; P :彡 0· 02% ;S :彡 0· 02% ;其 余为Fe和不可避免的微量杂质,化学成分的总和为100%。
[0022] 其制备方法同实施例一。略。

Claims (2)

1. 一种低成本切削钻头用高速工具钢,其特征在于:其含有如下重量百分比的组份: C :0. 88-0. 99 % ;ff :4. 80-5. 60 % ;Mo :3. 8-4. 50 % ;Cr :3. 80-4. 80 % ;V :1. 80-2. 25 % ;Mn : 0. 25-0. 45% ;Si :0. 2〇-〇. 40% ;A1 :0. 70-1. 30% ;Nb :0. l〇-〇. 30% ;La :0. 03-0. 06% ;Ce : 0· 03-0. 06% ;Ti :0· 10-0. 20% ;P :彡 0· 03% ;S :彡 0· 03% ;余量为 Fe 和不可避免的微量杂 质,化学成分的总和为100%。
2. 根据权利要求1所属的一种低成本切削钻头用高速工具钢,其特征在于: (1) 中颇感应炉冶炼制备自耗电极: ① 采用碱性坩埚冶炼,将钨铁合金、钥铁合金、高碳铬铁合金和铝铁及40%的废旧高速 钢返回料和废钢按照所需成分计量加上各个元素的烧损量后配制,先将废旧高速钢返回料 装入中频炉坩埚底部,在返回料的上部再装入高碳铬铁合金,然后在坩埚的上部再装入三 分之一的钨铁合金和钥铁合金和所需的废钢,送电加热,待下部炉料开始熔化后,依次分批 加入余量的鹤铁和钥铁; ② 在1500°C左右熔清后检查炉底无不熔炉料后加入适量石灰和萤石造渣,调整炉渣成 份改善炉渣流动性,使炉渣碱度控制在1. 8-2. 5为宜,提高钢液温度,用硅钙粉进行扩散脱 氧后,调整成分,出炉前依次加入金属铝铁、钒铁,其中铝的烧损按照17%计算; ③ 合金化后进行终脱氧,炉前调整成分合格后在1540°C -1580°C进行炉内扒渣,将温 度升至1590°C -1620°C,然后再进行插铝脱氧,而后出炉; ④ 将钛铁、铌铁和镧(La)、铈(Ce)混合稀土破碎至粒度为5〜10_的小块,经 220°C _260°C烘干2〜4h后,置于浇包底部,用包内冲入法对钢水进行复合变质处理,以细 化高速钢的铸态组织和碳化物,经静置后,打渣,将温度控制在150(TC〜15KTC快速浇铸 成自耗电极,以减少A1元素的烧损; (2) 电渣重熔冶炼制造高速钢棒材: 将浇铸好的自耗电极在60%CaF2,20%Al203, Ca020%的渣系中进行电渣熔铸成所需尺寸 的高速钢棒材,其中CaF2中的Si02含量应低于2%。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107460411A (zh) * 2017-09-08 2017-12-12 江苏精工特种材料有限公司 高硅锰高速钢材料及其制备方法
CN110804714A (zh) * 2019-09-26 2020-02-18 江西理工大学 一种高性能稀土工具钢及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101671794A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 任荣花 一种稀土工具钢
CN103589958A (zh) * 2013-12-05 2014-02-19 江苏飞达钻头股份有限公司 用于制造丝锥的高性能高速钢及其制备工艺

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101671794A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 任荣花 一种稀土工具钢
CN103589958A (zh) * 2013-12-05 2014-02-19 江苏飞达钻头股份有限公司 用于制造丝锥的高性能高速钢及其制备工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107460411A (zh) * 2017-09-08 2017-12-12 江苏精工特种材料有限公司 高硅锰高速钢材料及其制备方法
CN110804714A (zh) * 2019-09-26 2020-02-18 江西理工大学 一种高性能稀土工具钢及其制备方法

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