CN106086587A

CN106086587A - 一种含铝高硼高速钢及其制备方法

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Publication number: CN106086587A
Application number: CN201610411970.XA
Authority: CN
Inventors: 符寒光; 李荟; 符定梅; 雷永平; 汪长安
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2036-06-14
Also published as: CN106086587B

Abstract

一种含铝高硼高速钢及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。使用中频感应电炉熔炼，采用质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、2.5～2.8％的硼铁、6.2～6.5％的碳素铬铁、1.8～2.2％的稀土硅铁和6.6～7.0％的多元铝铁合金配料，经熔炼、铸造和热处理后，具有优良的力学性能和高温耐磨性能，在高温磨损工况下具有良好的使用效果，推广应用本发明成果具有显著的经济和社会效益。

Description

一种含铝高硼高速钢及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种高速钢及其制备方法，特别涉及一种含铝高硼高速钢及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

在高温磨损领域，目前普遍使用耐热铸铁、耐热铸钢和高速钢等材料，而高速钢因高温硬度高，耐磨性好，因而在高温抗磨领域极具发展前景。目前广泛使用的高速钢材料是M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢，因这种材料中含有较多的钨、钼昂贵合金元素，因此生产成本高，此外这类材料通常需要盐浴淬火，既污染环境，还易对产品表面产生腐蚀。

为了提高高速钢性能，中国发明专利CN 105296868公开了一种耐磨超硬高速钢，所述的质量比例如下，C1.2％-1.8％；Si0.5％-2.2％；Mn0.2％-0.6％；Al0.6％-3.2％；Cr4.6％-7.4％；Mo1.5％-2.6％；V2％-3.2％；W3.3-4.8％；Nb0.3-1.8％；P≤0.03％；S≤0.03％；其余为Fe。该发明减小了W和Mo，加入比原先多的Si，Si的加入使得碳化物尺寸减小，经过特别的回火等工艺，使得硬度增加，在减少了高成本的W和Mo，加入了低价格的Si，使得整体材料成本降低，且硬度好，耐磨性能强；通过配比只需要进行一次的回火即可充分的对材料进行回火工序，节约了工时和能源，可靠性好。

中国发明专利CN 104264043还公开了一种离心铸造耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法，属于轧辊制造技术领域。本发明轧辊由外层、中间层和辊芯三部分复合成一体。外层高速钢钢水的化学成分及其质量分数控制在1.60～2.40％C,0.3～1.0％Mn,0.3～1.2％Si,4.0～6.5％Cr,4.0～6.5％Mo,3.0～6.5％V,3.0～5.0％W,1.0～4.0％Nb,0.3～1.5％Ni,S<.03％,P<0.03％,0.06～0.12％Ti,余量Fe。轧辊经离心铸造复合成形，淬火和回火后，具有硬度高和耐磨性好等特点

中国发明专利CN 103789651还公开了一种耐磨高速钢，该高速钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成：C：1.1-1.3，Si：1.4-1.6，Mn：0.1-0.3，Co：1.5-1.8，Cr：6.5-7.5，W：4-6，Mo：2.5-3.5，V：1.1-1.3，Ce：0.25-0.45，Nb：0.10-0.20，S＜0.04，P＜0.05，余量为Fe。

中国发明专利CN103789650还公开了一种耐磨高速钢的制备方法，其特征在于，该高速钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成：C：1.1-1.3，Si：1.4-1.6，Mn：0.1-0.3，Co：1.5-1.8，Cr：6.5-7.5，W：4-6，Mo：2.5-3.5，V：1.1-1.3，Ce：0.25-0.45，Nb：0.10-0.20，S＜0.04，P＜0.05，余量为Fe，所述的制备方法包括如下步骤：1)将废钢、铬铁、硅铁、钴铁、钨铁和钼铁混合在电炉中加热熔化；2)炉前调整成分合格后将温度升至1610-1630℃，加入脱氧剂铝，而后依次加入钒铁和铌铁；3)将铈硅铁破碎至粒度小于15mm的小块，经200℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理；4)钢水温度达到1520-1540℃时，直接浇注成铸件；5)最后将高速钢铸件在880-900℃下保温时间2-3小时，然后进行正火处理即可。

中国发明专利CN 103469084还公开了一种高韧性高耐磨高速钢及其加工工艺和应用该工艺的刀具。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。该高韧性高耐磨高速钢包括下述质量份数的成分：C：0.97-1.06、Si：0.20-0.55、Mn：0.20-0.50、P：≤0.03、S：≤0.015、Cr：3.80-4.40、W：2.30-2.45、Mo：7.60-7.95、V：1.95-2.10、Co：2.85-3.50，其余为Fe；一种加工工艺，包括A、坯料制备，B、锻造，C、轧钢，D、冷拔和E、热处理；一种刀具。该发明的优点在于：热加工性能和冷加工性能好，脱碳敏感性小，切削性能好以及使用寿命长。

中国发明专利CN 102660714还公开了一种高碳高钒耐磨钢，其成分质量百分比为：碳(C)2.2％-2.4％，钒(V)8.4％-8.7％，铬(Cr)5.8％-6.3％，钼(Mo)2.3％-2.7％，镍(Ni)0.8％-0.9％，铌(Nb)1.6％-1.7％，硅(Si)0.7％-0.9％，磷(P)＜0.04％，硫(S)＜0.04％，余量为铁(Fe)；所述高碳高钒耐磨钢制备过程如下：利用100kg中频感应电炉进行熔炼，所用炉料为已经称量好的废钢和生铁，当温度达到1420℃时候加入铬铁、硅铁，待钢液温度达到1520℃时，加入钼铁、Ni和铌铁，1560℃时候加入钒铁，目的是为了减少烧损，搅拌，按1kg铝条/吨钢液的量插入铝条进行脱氧；将稀土元素铈放在浇包内对钢液进行孕育，出钢时钢液温度不低于1560℃，当温度维持在1450-1480℃时，在离心机上直接浇注成轧辊。

中国发明专利CN 102766824还公开了一种耐磨高速钢辊环及其制备方法，属于高速钢辊环技术领域。其化学组成为质量分数％：2.6～3.2C，14.5～15.0W，2.5～3.0Mo，1.5～2.0V，4.0～4.5Cr，4.5～5.0Co，6.2～6.8Nb，0.5～0.8Ni，0.15～0.20B，0.25～0.40Al，0.07～0.10Y，0.04～0.06Ti，0.08～0.12N，0.04～0.07Ca，0.020～0.035Zr，0.08～0.11Mg，0.12～0.15Zn，0.5～1.2Si，0.20～0.45Mn,，S<0.02，P<0.03，其余为Fe。采用离心铸造。辊环硬度高、耐磨性好。

中国发明专利CN 101586214还公开了一种高硬度高耐磨粉末冶金高速钢，其通过粉末冶金法制备，其特征在于其具有下列的化学组分，以重量％计，含有：C：1.7～1.9，Si：0.9～1.1，Cr：3.8～4.2，Mo：2.5～3.5，V：2.5～4.9，W：11～12，Nb：0.4～0.8，Mn：0～0.8，Co：0～5.0，Al：0.4～1.4，余量为铁和杂质。

中国发明专利CN 101709429还公开了一种特殊性能高速钢，主要组成成分为C、W、Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，各成分的质量百分比如下，C：0.88－0.98％；W：4.30－4.80％；Mo：2.70－3.10％；Cr：3.80－4.30％；V：1.80－2.20％；Mn：0.20－0.40％；Si：1.10－1.50％；Nb：0.08－0.16％、Co：1.20－1.80％.P：≤0.03％；S：≤0.03％；其余为Fe。该发明具有以下优点：降低贵重金属钨和钼的用量，添加了少量的铌和钴，以达到提高高速钢刀具切削性能的目的。

中国发明专利CN 1264749还公开了一种高耐磨性铸造高速钢，适用于大型耐磨件、复合轧辊工作层。其特点是它的具体化学成分(重量％)如下：C1.8－4.2％，W2－12％，Mo3－12％，Cr4－15％，Co0－10％，V2.5－10％，Nb0.3－2.5％，Si0.5－1.5％，Mn0.3－0.8％，Al0.2－0.6％，N0.02－0.10％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe，该发明特点是一种高碳、高钒、高铬型铸造高速钢，铸造性能良好，耐磨及红硬性好。

中国发明专利CN 1804095还发明公开了一种铸造耐磨高速钢的制备方法，制成的铸造耐磨高速钢的化学成分的重量百分比为：C：0.5～1.5％，W：5.0～7.0％，Mo：4.0～6.5％，Cr：3.5～5.5％，V：1.2～2.5％，Si＜1.2％，Mn＜1.2％，Ti：0.02～0.12％，N：0.005～0.040％，Nb：0.03～0.20％，Zn：0.005～0.050％，S＜0.04％，P＜0.04％，余量为Fe；该发明铸造耐磨高速钢用电炉熔炼，炉前调整成分合格后，加入中间铁合金作为孕育剂，随流孕育处理钢水，钢水经静置和扒渣处理后，直接浇入铸型。钢水浇注过程中，加入铁合金丸作为悬浮剂。铸件经清砂和机械加工后进行淬火和回火处理，获得的铸造耐磨高速钢硬度高，韧性和耐磨性好。

目前高温耐磨材料，特别是含铝高硼高速钢普遍存在铝含量高，导致淬火组织中出现低硬度的高温铁素体，且铝含量过高，导致材料冶炼困难，且铝密度低，易出现偏析，降低材料性能。

发明内容

本发明在普通含铝高硼高速钢基础上，适当提高硅、铬含量。为了降低材料制造成本，本发明以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬铁、稀土硅铁和多元铝铁合金。

本发明具体制备工艺步骤如下：

①、采用质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、2.5～2.8％的硼铁、6.2～6.5％的碳素铬铁、1.8～2.2％的稀土硅铁和6.6～7.0％的多元铝铁合金配料；

②先将质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.2～6.5％的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1580～1600℃时，加入部分多元铝铁合金，其质量分数1.2～1.5％，然后将钢水温度升至1610～1630℃，然后依次加入质量分数2.5～2.8％的硼铁和1.8～2.2％的稀土硅铁，并将钢水温度升至1640～1655℃，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经420～460℃预热2～3小时的剩余的质量分数5.4～5.7％的多元铝铁合金，两次总加入的多元铝铁合金总质量分数为6.6～7.0％；

③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1450～1478℃时，浇入铸型，钢水在铸型中凝固后当温度降至500℃以下时开箱空冷铸件，清理浇冒口，对铸件进行粗加工，并将粗加工后的铸件入炉加热至1120～1160℃，保温2～3小时后，以12～16℃/分钟的冷却速度冷至380～450℃，重新入炉加热至560～590℃，保温10～12小时后，炉冷至温度低于200℃后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢产品。

如上所述的Q235废钢的化学成分质量分数优选为：0.14～0.22％C，0.30～0.65％Mn，≤0.30％Si，≤0.050％S，≤0.045％P，余量为Fe。

如上所述的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数优选为：1.05-1.2％C，0.15-0.4％Mn,≤0.03％P,≤0.03％S,0.2-0.6％Si,3.8-4.4％Cr,1.75-2.2％V,5.5-6.75％W,4.5-5.5％Mo,0.8-1.2％Al，余量为Fe。

如上所述的硼铁的化学成分质量分数优选为：19.0～21.0％B,≤0.5％C,≤2％Si,≤0.5％Al,≤0.01％S,≤0.1％P,余量Fe。

如上所述的碳素铬铁的化学成分质量分数优选为：62.0～68.0％Cr，7.0～8.5％C，2.0～3.5％Si，≤0.03％S,≤0.04％P，余量为Fe。

如上所述的稀土硅铁的化学成分质量分数优选为：27.0～30.0％RE,38.0～42.0％Si,<3.0％Mn,<5.0％Ca,<3.0％Ti，余量为Fe。

如上所述的多元铝铁合金的化学成分质量分数优选为：41.0～44.0％Al,<0.35％C,2.0～3.5％Si,<0.8％Mn,1.5～2.0％Ca,2.0～2.5％Ba,2.6～3.0％N,3.2～3.8％Ti,<0.02％S,<0.03％P,余量Fe。

本发明采用采用质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、2.5～2.8％的硼铁、6.2～6.5％的碳素铬铁、1.8～2.2％的稀土硅铁和6.6～7.0％的多元铝铁合金配料。其中加入质量分数45～48％的Q235废钢主要用于补充发明材料中的铁，加入质量分数34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料主要是补充发明材料中的钨、钼、钒、铝元素。此外，加入质量分数2.5～2.8％的硼铁、6.2～6.5％的碳素铬铁、1.8～2.2％的稀土硅铁，其中硼的加入可以提高基体的淬透性，并生成高硬度的硼化物，从而大幅度提高耐磨性。铬的加入一方面可以提高材料的抗高温氧化性能，同时铬可以促进M₇(C,B)₃和M₂₃(C,B)₆的生成，对提高耐磨性十分有利。稀土硅铁的加入一方面可以提高材料的抗高温氧化能力，而且稀土具有细化和净化凝固组织的作用，对提高材料综合性能十分有利。而多元铝铁合金的加入，除了提高材料的抗高温氧化能力和改善高温耐磨性外，还对细化和净化凝固组织，改善硼化物和碳化物的形态和分布十分有利，从而可以大幅度提高材料的综合性能。

本发明先将质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.2～6.5％的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1580～1600℃时，加入质量分数1.2～1.5％的多元铝铁合金，对于净化钢液，提高钢水冶炼效率，并保护稀土和硼元素，效果良好。然后将钢水温度升至1610～1630℃，然后依次加入质量分数2.5～2.8％的硼铁和1.8～2.2％的稀土硅铁，并将钢水温度升至1640～1655℃，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经420～460℃预热2～3小时的质量分数5.4～5.7％的多元铝铁合金。大部分铝采用高温预热和钢水高温出炉在钢包内实现合金化，可以大幅度减少铝的烧损。钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1450～1478℃时，浇入铸型，钢水在铸型中凝固后当温度降至500℃以下时开箱空冷铸件，清理浇冒口，对铸件进行粗加工。由于铝的大量加入，铸态组织中铁素体数量多，本发明材料铸态硬度低，无需退火可以直接加工。将粗加工后的铸件入炉加热至1120～1160℃，保温2～3小时后，实现奥氏体化，以12～16℃/分钟的冷却速度冷至380～450℃，防止出现低硬度的珠光体和铁素体组织。重新入炉加热至560～590℃，保温10～12小时后，实现淬火应力的消除，确保使用安全。炉冷至温度低于200℃后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢产品。

本发明与现有技术相比具有以下优势：

1)本发明以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，不加入镍、铌、钴等昂贵合金元素，具有较低的生产成本；

2)本发明材料具有优异的抗高温氧化性能，且材料高温硬度高，高温耐磨性好；

3)本发明材料还具有优异的力学性能，其中室温硬度达到64～66HRC，550℃的红硬性达到58HRC以上，冲击韧性大于22J/cm²；

4)本发明材料具有优异的耐磨性，用于制造线材轧机导辊，使用寿命比高镍铬合金钢导辊提高5～6倍，用于制造轧钢机板带轧辊，使用寿命比高碳高钒高速钢轧辊提高40％以上，生成成本降低30％以上。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：

含铝高硼高速钢采用500公斤中频感应电炉熔炼，以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬铁、稀土硅铁和多元铝铁合金，本发明具体制备工艺步骤如下：

①、采用质量分数47％的Q235废钢(Q235废钢的化学成分质量分数为：0.19％C，0.48％Mn，0.24％Si，0.037％S，0.031％P，余量为Fe)、35.4％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料(W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.09％C，0.28％Mn,0.026％P,0.014％S,0.51％Si,3.99％Cr,1.76％V,6.15％W,5.02％Mo,0.97％Al，余量为Fe)、2.6％的硼铁(硼铁的化学成分质量分数为：19.08％B,0.29％C,1.36％Si,0.38％Al,0.008％S,0.047％P,余量Fe)、6.4％的碳素铬铁(碳素铬铁的化学成分质量分数为：65.04％Cr，7.93％C，2.39％Si，0.020％S,0.031％P，余量为Fe)、1.8％的稀土硅铁(稀土硅铁的化学成分质量分数为：28.43％RE,39.54％Si,2.08％Mn,3.75％Ca,1.24％Ti，余量为Fe)和6.8％的多元铝铁合金(多元铝铁合金的化学成分质量分数为：42.38％Al,0.34％C,3.10％Si,0.62％Mn,1.86％Ca,2.49％Ba,2.66％N,3.64％Ti,0.009％S,0.024％P,余量Fe)配料；

②先将质量分数47％的Q235废钢、35.4％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.4％的碳素铬铁在500公斤中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1582℃时，加入质量分数1.3％的多元铝铁合金，然后将钢水温度升至1613℃，然后依次加入质量分数2.6％的硼铁和1.8％的稀土硅铁，并将钢水温度升至1641℃，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经460℃预热2小时的质量分数5.5％的多元铝铁合金；

③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452℃时，浇入铸型，钢水在铸型中凝固后当温度降至500℃以下时开箱空冷导辊铸件，清理浇冒口，对导辊铸件进行粗加工，并将粗加工后的导辊铸件入炉加热至1120℃，保温3小时后，以12～16℃/分钟的冷却速度冷至380～420℃，重新入炉加热至590℃，保温10小时后，炉冷至温度低于200℃后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢导辊产品，其力学性能见表1。

实施例2：

①、采用质量分数46％的Q235废钢(Q235废钢的化学成分质量分数为：0.15％C，0.38％Mn，0.29％Si，0.046％S，0.044％P，余量为Fe)、36.2％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料(W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.08％C，0.39％Mn,0.018％P,0.025％S,0.24％Si,3.81％Cr,2.10％V,5.56％W,5.47％Mo,0.83％Al，余量为Fe)、2.5％的硼铁(硼铁的化学成分质量分数为：20.93％B,0.21％C,1.05％Si,0.18％Al,0.006％S,0.071％P,余量Fe)、6.5％的碳素铬铁(碳素铬铁的化学成分质量分数为：62.15％Cr，7.02％C，3.49％Si，0.017％S,0.033％P，余量为Fe)、2.2％的稀土硅铁(稀土硅铁的化学成分质量分数为：27.08％RE,38.06％Si,2.16％Mn,4.07％Ca,2.54％Ti，余量为Fe)和6.6％的多元铝铁合金(多元铝铁合金的化学成分质量分数为：43.85％Al,0.20％C,2.06％Si,0.51％Mn,1.99％Ca,2.06％Ba,2.95％N,3.27％Ti,0.009％S,0.027％P,余量Fe)配料；

②先将质量分数46％的Q235废钢、36.2％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.5％的碳素铬铁在500公斤中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1597℃时，加入质量分数1.2％的多元铝铁合金，然后将钢水温度升至1629℃，然后依次加入质量分数2.5％的硼铁和2.2％的稀土硅铁，并将钢水温度升至1651℃，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经420℃预热3小时的质量分数5.4％的多元铝铁合金；

③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1477℃时，浇入铸型，钢水在铸型中凝固后当温度降至500℃以下时开箱空冷导辊铸件，清理浇冒口，对导辊铸件进行粗加工，并将粗加工后的导辊铸件入炉加热至1160℃，保温2小时后，以12～16℃/分钟的冷却速度冷至410～450℃，重新入炉加热至560℃，保温12小时后，炉冷至温度低于200℃后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢导辊产品，其力学性能见表1。

实施例3：

含铝高硼高速钢采用1000公斤中频感应电炉熔炼，以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬铁、稀土硅铁和多元铝铁合金，本发明具体制备工艺步骤如下：

①、采用质量分数48％的Q235废钢(Q235废钢的化学成分质量分数为：0.21％C，0.64％Mn，0.18％Si，0.038％S，0.034％P，余量为Fe)、34％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料(W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.19％C，0.16％Mn,0.024％P,0.023％S,0.55％Si,4.35％Cr,1.76％V,6.74％W,4.53％Mo,1.18％Al，余量为Fe)、2.8％的硼铁(硼铁的化学成分质量分数为：19.02％B,0.47％C,1.51％Si,0.28％Al,0.004％S,0.058％P,余量Fe)、6.2％的碳素铬铁(碳素铬铁的化学成分质量分数为：62.17％Cr，8.48％C，2.09％Si，0.021％S,0.028％P，余量为Fe)、2.0％的稀土硅铁(稀土硅铁的化学成分质量分数为：27.15％RE,39.10％Si,2.85％Mn,4.19％Ca,2.32％Ti，余量为Fe)和7.0％的多元铝铁合金(多元铝铁合金的化学成分质量分数为：43.14％Al,0.32％C,2.83％Si,0.76％Mn,1.94％Ca,2.07％Ba,2.84％N,3.21％Ti,0.009％S,0.021％P,余量Fe)配料；

②先将质量分数48％的Q235废钢、34％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.2％的碳素铬铁在1000公斤中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1591℃时，加入质量分数1.5％的多元铝铁合金，然后将钢水温度升至1618℃，然后依次加入质量分数2.8％的硼铁和2％的稀土硅铁，并将钢水温度升至1647℃，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经450℃预热3小时的质量分数5.5％的多元铝铁合金；

③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1463℃时，浇入铸型，钢水在铸型中凝固后当温度降至500℃以下时开箱空冷轧辊铸件，清理浇冒口，对轧辊铸件进行粗加工，并将粗加工后的轧辊铸件入炉加热至1150℃，保温3小时后，以12～16℃/分钟的冷却速度冷至390～420℃，重新入炉加热至580℃，保温11小时后，炉冷至温度低于200℃后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢轧辊产品，其力学性能见表1。

表1 含铝高硼高速钢材料力学性能

力学性能	室温硬度/HRC	冲击韧性/J.cm^-2	550℃红硬性/HRC
				实施例1	65.9	22.7	58.2
实施例2	64.3	23.6	58.8
				实施例3	65.4	24.0	58.5

本发明材料以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，不加入镍、铌、钴等昂贵合金元素，具有较低的生产成本。本发明材料具有优异的抗高温氧化性能，且材料高温硬度高，550℃的红硬性达到58HRC以上，高温耐磨性好，用于制造线材轧机导辊，使用寿命比高镍铬合金钢导辊提高5～6倍，用于制造轧钢机板带轧辊，使用寿命比高碳高钒高速钢轧辊提高40％以上，生成成本降低30％以上。推广应用本发明材料具有良好的经济和社会效益。

Claims

1.一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①采用质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、2.5～2.8％的硼铁、6.2～6.5％的碳素铬铁、1.8～2.2％的稀土硅铁和6.6～7.0％的多元铝铁合金配料；

2.按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，Q235废钢的化学成分质量分数为：0.14～0.22％C，0.30～0.65％Mn，≤0.30％Si，≤0.050％S，≤0.045％P，余量为Fe。

3.按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.05-1.2％C，0.15-0.4％Mn,≤0.03％P,≤0.03％S,0.2-0.6％Si,3.8-4.4％Cr,1.75-2.2％V,5.5-6.75％W,4.5-5.5％Mo,0.8-1.2％Al，余量为Fe。

4.按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，硼铁的化学成分质量分数为：19.0～21.0％B,≤0.5％C,≤2％Si,≤0.5％Al,≤0.01％S,≤0.1％P,余量Fe。

5.按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，碳素铬铁的化学成分质量分数为：62.0～68.0％Cr，7.0～8.5％C，2.0～3.5％Si，≤0.03％S,≤0.04％P，余量为Fe。

6.按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，稀土硅铁的化学成分质量分数为：27.0～30.0％RE,38.0～42.0％Si,<3.0％Mn,<5.0％Ca,<3.0％Ti，余量为Fe。

7.按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，多元铝铁合金的化学成分质量分数为：41.0～44.0％Al,<0.35％C,2.0～3.5％Si,<0.8％Mn,1.5～2.0％Ca,2.0～2.5％Ba,2.6～3.0％N,3.2～3.8％Ti,<0.02％S,<0.03％P,余量Fe。

8.按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的含铝高硼高速钢。