CN109576586A - 一种降成本改性高速钢及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降成本改性高速钢及其制备工艺，其由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.72%~0.88%，Si：0.12%~0.5%，Mn：0.12%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：4.35%~4.99%，W：5.62%~6.8%，Mo：4.65%~5.58%，V：0.6%~1.4%，Co：0.32%~1.32%，余量为Fe。本发明将传统M2中的V含量控制在0.6%~1.4%，大大降低了原料成本的同时降低了碳化物数量，使得高速钢的碳饱和度趋于低温淬火，使本发明的高速钢适用于模具选材。

Description

一种降成本改性高速钢及其制备工艺
技术领域
本发明属于合金领域，特别涉及一种降成本改性高速钢及其制备工艺。
背景技术
高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。
M2是钨钼系高速钢,具有碳化物不均匀性小和韧性较高的优点。易于过热,故应严格控制淬火加热温度,对热处理保护要求较严。由于其硬度和耐磨性好,多用于制造切削较难切削材料的刀具。M2高速钢具有碳化物倾向性较大,故对热处理保护要求较严,只适合承受震动和冲击荷载的模具。而模具行业使用高速钢的淬火工艺，普遍在1160℃-1180℃之间，传统M2高速钢的淬火温度需要1220℃以上，那对传统M2高速钢的固溶效果不明显，从而存在浪费资源和模具产品出现崩模或爆模现象；而随着2018年9月份V的大幅涨价，50%V铁在达50万元/吨时，传统M2的成本急剧增加，加上在模具行业的使用现状，为能节能减资源，并给模具行业提供专用的高速，因此，迫切需要研发一种性价比高的高性能的高速钢。
发明内容
针对传统M2高速钢的缺陷，本发明的目的在于，在M2高速钢的基础上，提供一种降成本改性高速钢，降低V含量的同时，重新设计其他元素配比，使得高速钢可获得趋于低温淬火时充分的固溶组织；本发明的另一目的在于提供一种降成本改性高速钢的制备工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降成本改性高速钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.72%~0.88%，Si：0.12%~0.5%，Mn：0.12%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：4.35%~4.99%，W：5.62%~6.8%，Mo：4.65%~5.58%，V：0.6%~1.4%，Co：0.32%~1.32%，余量为Fe。
本发明的进一步改进方案为：
一种降成本改性高速钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.78%~0.86%，Si：0.2%~0.45%，Mn：0.2%~0.4%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：4.4%~4.95%，W：5.7%~6.75%，Mo：4.7%~5.5%，V：0.75%~0.95%，Co：0.6%~0.9%，余量为Fe。
本发明的更进一步改进方案为：
一种降成本改性高速钢的制备工艺，包括以下步骤：
第一步、冶炼：按照上述配比，将原料经过中频炉、炉外精炼、真空脱气或经过电炉、炉外精炼、真空脱气冶炼，冶炼后浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火；
第二步、锻轧：将第一步冶炼得到的钢锭锻轧成成品钢，将得到的成品钢进行等温球化退火；
第三步、淬火：将第二步得到的成品钢进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃。
第一步中所述中频炉为15吨中频炉；所述电炉为10~30吨电炉。
第二步所述锻轧温度为970℃~1220℃。
所述等温球化退火过程为：820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。
第三步所述淬火温度为1150℃~1200℃。
本发明的再进一步改进方案为：第一步冶炼得到的钢锭采用ESR再次提纯工艺得到ESR钢锭，ESR钢锭等温球化退火后再进入锻扎工艺。
所述ESR为电渣重熔工艺。
本发明的有益效果为：
本发明将传统M2中的V含量控制在0.7%~1%，大大降低了原料成本的同时降低了碳化物数量，使得高速钢的碳饱和度趋于低温淬火；
同时，对C、W、V等其他元素含量的控制，使得本发明的高速钢的C饱和度控制在下线，降低高速钢的淬火温度，可得良好的固溶组织；
本发明加入微量的Co元素，Co具有细化晶粒和碳化物的作用，搭配V和Mo起到组织细化的作用，再用球化退火实现完全退火，从而使本发明的高速钢更适用于模具选材；
本发明的冶炼利用中频炉+炉外精炼+真空脱气或电炉+炉外精炼+真空脱气提高钢的经济洁净度，降低钢中氧、氢、氮的含量，进一步提升钢的韧性。
具体实施方式
实施例1~4
表1 实施例1~4的化学元素组成及重量百分比。
实施例1~4均按如下工艺制备降成本改性高速钢。
第一步、冶炼：按照表1的成分配比，将原料加入到15吨中频炉或者10~30吨电炉中初炼，再转去炉外精炼、真空脱气冶炼，再将冶炼后的钢水浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火，去除应力。
第二步、锻扎：将钢锭在970℃~1220℃进行锻轧得到成品钢，具体的，将钢锭进行十字等向锻造，形成中间坯，将中间坯进行等温退火，720℃~760℃，等温退火4h~6h，去除应力，再将中间坯经过轧制形成成品钢，成品钢等温球化退火。锻扎能破碎高速钢中的碳化物，可以细化颗粒、提高韧性和耐磨性。
所述等温球化退火过程为：820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。
第三步、淬火：将第二步得到的成品钢在1150℃~1200℃下进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃。
实施例5~8
表2 实施例5~8的化学元素组成及重量百分比
实施例5~8均按如下工艺制备降成本改性高速钢。
第一步冶炼得到的钢锭采用ESR再次提纯工艺得到ESR钢锭，ESR钢锭等温球化退火后再进入锻扎工艺。ESR（电渣重熔）能够提纯金属获得结晶组织均匀致密的钢锭，经重熔的钢，纯度高、含硫低、非金属杂质少、钢锭表面光滑、结晶组织均匀致密、化学成分均匀。
其他工艺操作同实施例1~4。
本发明提供的高速钢与M2的性能比较见表3，表3证明，本发明在降低了高速钢的生产成本的同时，提供的高速钢具有高强韧性和耐磨性，性能优于传统M2，适用于对韧性要求高的模具领域。
表3 本发明提供的高速钢与M2的性能比较
M2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
硬度 HRC61 HRC62 HRC62 HRC64 HRC64 HRC62 HRC63 HRC63 HRC64
冲击韧性 11J 24J 24J 18J 18J 24J 22J 22J 18J
成本 70元/KG 60元/KG 60元/KG 60元/KG 60元/KG 60元/KG 60元/KG 60元/KG 60元/KG

Claims (7)

1.一种降成本改性高速钢，其特征在于，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.72%~0.88%，Si：0.12%~0.5%，Mn：0.12%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：4.35%~4.99%，W：5.62%~6.8%，Mo：4.65%~5.58%，V：0.6%~1.4%，Co：0.32%~1.32%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种降成本改性高速钢，其特征在于：由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.78%~0.86%，Si：0.2%~0.45%，Mn：0.2%~0.4%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：4.4%~4.95%，W：5.7%~6.75%，Mo：4.7%~5.5%，V：0.75%~0.95%，Co：0.4%~0.6%，余量为Fe。
3.一种降成本改性高速钢的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、冶炼：按照权利要求1或2的配比，将原料经过中频炉、炉外精炼、真空脱气或经过电炉、炉外精炼、真空脱气冶炼，冶炼后浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火；
第二步、锻轧：将第一步冶炼得到的钢锭锻轧成成品钢，将得到的成品钢进行等温球化退火；
第三步、淬火：将第二步得到的成品钢进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃。
4.根据权利要求3所述的一种降成本改性高速钢的制备工艺，其特征在于：第一步冶炼得到的钢锭采用ESR再次提纯工艺得到ESR钢锭，ESR钢锭等温球化退火后再进入锻扎工艺。
5.根据权利要求3所述的一种降成本改性高速钢的制备工艺，其特征在于：第二步所述锻轧温度为970℃~1220℃。
6.根据权利要求3或4所述的一种高韧性高速钢的制备工艺，其特征在于：所述等温球化退火为过程为：820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。
7.根据权利要求3所述的一种降成本改性高速钢的制备工艺，其特征在于：第三步所述淬火温度为1150℃~1200℃。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1168417A (zh) * 1997-02-04 1997-12-24 大连钢铁集团有限责任公司 一种新型通用高速钢
JP2001020042A (ja) * 1999-05-06 2001-01-23 Nippon Koshuha Steel Co Ltd 高耐摩耗高靭性高速度工具鋼
JP2003253396A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Kogi Corp 熱間圧延用ロール材及びそれを用いた熱間圧延用ロール
CN1804094A (zh) * 2006-01-24 2006-07-19 江苏华久特钢工具有限公司 高性能低成本高速钢
CN104878301A (zh) * 2015-05-15 2015-09-02 河冶科技股份有限公司 喷射成形高速钢
CN106756473A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 东台银信钢结构工程有限公司 一种新型高速钢结构材料及其制备工艺
CN109055671A (zh) * 2018-09-28 2018-12-21 柳州科沃塑业有限公司 一种模具钢及其制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1168417A (zh) * 1997-02-04 1997-12-24 大连钢铁集团有限责任公司 一种新型通用高速钢
JP2001020042A (ja) * 1999-05-06 2001-01-23 Nippon Koshuha Steel Co Ltd 高耐摩耗高靭性高速度工具鋼
JP2003253396A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Kogi Corp 熱間圧延用ロール材及びそれを用いた熱間圧延用ロール
CN1804094A (zh) * 2006-01-24 2006-07-19 江苏华久特钢工具有限公司 高性能低成本高速钢
CN104878301A (zh) * 2015-05-15 2015-09-02 河冶科技股份有限公司 喷射成形高速钢
CN106756473A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 东台银信钢结构工程有限公司 一种新型高速钢结构材料及其制备工艺
CN109055671A (zh) * 2018-09-28 2018-12-21 柳州科沃塑业有限公司 一种模具钢及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
强文江等: "《金属材料学（第3版）》", 30 September 2016, 冶金工业出版社 *

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