CN108251758A - 一种高硬高韧耐久刀具钢 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬高韧耐久刀具钢，包含以重量百分比计的元素组份：C：0.86~0.98%；Cr：11.8~12.7%；Mo：1~1.5%；Mn：0.37~0.45%；Ni：0.3~0.5%；V：0.4~0.65%；Si：0.55~0.7%；Zr:0.07~0.12%；Ta：0.03~0.05%；La：0.012~0.021%；Tb:0.03~0.04%，余量为Fe和不可避免的微量杂质。本发明的各合金元素和物质配合合理、联系紧密，热处理性好，具有相对不高的成本，容易加工，特别适用于刀具、机械传动件的制造。

Description

一种高硬高韧耐久刀具钢
技术领域
本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种高硬高韧耐久刀具钢。
背景技术
刀具钢的强度、硬度、耐腐蚀性等是最重要的指标，碳钢、不锈钢均可作为刀具钢的原材料，使用范围和目的各有千秋。对于刀具钢而言，现有的1095、S30V、VG-10等型号是性能非常出色的刀具钢材料。
氧、硫、磷、氮作为刀具钢中的有害元素，一般情况下做到尽量低，但如添加特定形态的化合物则可能具有积极效果。如加入低熔点氮化物合金钢，不仅对控制S、P、O的含量有好处，在性能上，还可提高钢的耐磨性和强度。
发明内容
发明目的：本发明提出一种高硬高韧耐久刀具钢，兼具较佳的韧性、硬度、耐腐蚀性，同时成本较低，可以耐久使用，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容：一种高硬高韧耐久刀具钢，包含以下重量百分比的元素组份：C：0.86～0.98％；Cr：11.8～12.7％；Mo：1～1.5％；Mn：0.37～0.45％；Ni：0.3～0.5％；V：0.4～0.65％；Si：0.55～0.7％；Zr:0.07～0.12％；Ta：0.03～0.05％；La：0.012～0.021％；Tb:0.03～0.04％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
作为优选，包含以下重量百分比的元素组份：C：0.9～0.94％；Cr：11.8～12.4％；Mo：1.2～1.45％；Mn：0.42～0.45％；Ni：0.3～0.5％；V：0.5～0.55％；Si：0.55～0.7％；Zr:0.09～0.12％；Ta：0.03～0.04％；La：0.015～0.019％；Tb:0.03～0.035％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。限定各合金元素的范围使综合性能优选化。
作为优选，元素组份La由Ce代替。在镧系稀土元素中，Ce和La具有相近似的功能和特性。
作为优选，元素组份Tb由Dy代替。在镧系稀土元素中，Dy和Tb具有相近似的功能和特性。
作为优选，还包括重量百分比0.05～0.12％的Al元素，或者0.06～0.15％的Mg元素。Al或者Mg元素利于钢铁除氧，使钢铁主要合金元素的增益功能得到很好的发挥。
作为优选，还包括重量百分比0.04～0.075％的氮化物。氮化物单独加入可增强合金钢的耐磨性能和强度。
进一步，所述氮化物为氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化铬、氮化钨中的至少一种。以上氮化物本身具有较高的熔点，能和钢铁相容，并作用在钢铁的晶相中。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明配方简要，制得的刀具钢机械和耐腐蚀性能俱强。C元素含量接近高碳，Cr、Mo、Mn、Ni、V作为最主要合金元素，改善钢铁相态、晶间作用力、细化晶粒，净化、脱气，削弱S、P的不利影响；V、Ta的存在可以配合氮化物消除不理影响，增加钢铁综合性能；Mg、Al除氧，Si的存在增加抗氧化性并且增加硬度；La、Ce、Tb、Dy作为镧系元素高效脱氧、脱硫并改善钢铁的抗疲劳和耐腐蚀性，改善钢组织性能。本发明的各合金元素和物质配合合理、联系紧密，热处理性好，具有相对不高的成本，容易加工，特别适用于刀具、机械传动件的制造。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单的介绍。一种高硬高韧耐久刀具钢，包括表1中的实施例所涉及的元素重量份组分。
表1实施例的组分(单位：重量份％)
以上合金钢材料制成后，还需经过以下热处理步骤，方能成为成品刀具钢：
预加热：将全部原料经过350～400℃、500～650℃两步预加热，每步预加热时间为45min；
淬火：淬火温度为925～955℃，采用油冷却，淬火时间25～35min；
回火：回火温度为250～300℃，然后随炉冷却至150～200℃；
表面高频淬火：2～4KHZ，快速加热材料表面至800～875℃，淬透深度为5-6.5mm，采用油冷却；
二次回火：回火温度为175～225℃，然后随炉冷却至室温。
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，包含以下重量百分比的元素组份：C：0.86~0.98%；Cr：11.8~12.7%；Mo：1~1.5%；Mn：0.37~0.45%；Ni：0.3~0.5%；V：0.4~0.65%；Si：0.55~0.7%；Zr:0.07~0.12%；Ta：0.03~0.05%；La：0.012~0.021%；Tb:0.03~0.04%，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，包含以下重量百分比的元素组份：C：0.9~0.94%；Cr：11.8~12.4%；Mo：1.2~1.45%；Mn：0.42~0.45%；Ni：0.3~0.5%；V：0.5~0.55%；Si：0.55~0.7%；Zr:0.09~0.12%；Ta：0.03~0.04%；La：0.015~0.019%；Tb:0.03~0.035%，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，元素组份La由Ce代替。
4.根据权利要求1或2所述的一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，元素组份Tb由Dy代替。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，还包括重量百分比0.05~0.12%的Al元素，或者0.06~0.15%的Mg元素。
6.根据权利要求1~4任一项所述的一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，还包括重量百分比0.04~0.075%的氮化物。
7.根据权利要求6任一项所述的一种高硬高韧耐久刀具钢，其特征在于，所述氮化物为氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化铬、氮化钨中的至少一种。
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