CN113549831A

CN113549831A - 1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢及其生产方法

Info

Publication number: CN113549831A
Application number: CN202110805411.8A
Authority: CN
Inventors: 杨玉; 王英海; 刘志伟; 张瑞琦; 孙傲; 赵宝纯; 李庆贤
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2041-07-16
Also published as: CN113549831B

Abstract

一种1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢及生产方法，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.60％～0.9％、Si≤0.1％、Mn 0.4％～1.5％、Ca 0.0005％～0.05％、Mg 0.0005％～0.05％、Re 0.001％～0.5％、Sn≥0.01％、Ca/Mg≥1、Ca/Re≥0.05、Ca/S≥0.5、N≥0.005％、C/N≤100、B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明生产的工具钢，无需热处理，硬度42HRC以上，耐磨性优异，成本低；表面光洁，无氧化脱碳层，使用寿命明显提升，适应环保要求。

Description

1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁材料制备领域，特别涉及一种免热处理低成本屈氏体刃具钢及其生产方法。

背景技术

目前市场上普通锯片等刃具均采用高碳钢热处理加工而成，淬火回火后热处理后硬度42HRC以上。例如，锯片钢常规加工工序是：冶炼-热轧-退火--冲压成型-热处理-表面打磨。冲压成型前需对热轧卷板进行退火开平处理，冲压成型后进行淬火回火，两次热处理成本高，表面氧化脱碳严重，表面打磨处理工艺复杂，成本高。对于要表面电镀的，还要抛砂、滚光再电镀，且电镀表面合格率低。近几年，为节省成本，尽量提升刃具钢表面质量，减少打磨量。而且，随着环保要求不断提升，高碳钢油淬的热处理工艺给下游锯片加工企业带来的环保压力越来越大。因此，急待开发一种低成本、环保的刃具钢，以减轻下游加工企业的压力。钢的强度主要与化学成分、组织形貌和内在夹杂物水平有关。而且，为节省成本，尽量减少工具钢表面氧化脱碳，减少打磨量，省略抛砂工艺条件下电镀性能合格。

申请号为CN201510174384.3的专利文件《一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法》叙述的是厚度1-2.5mm薄工具钢钢板的生产方法，该工具钢不能满足厚规格工具用钢板的使用需求；采用低温轧制、快冷到马氏体转变温度附近低温卷取，再回火得到回火屈氏体降低强硬性的生产工艺，一方面对卷取机能力要求极高，另一方面卷取过程中发生马氏体相变，马氏体脆性极大，极易断带，且卷后要进行550～700℃高温回火处理，成本较高。

一种免退火型中高碳钢板制造方法CN201310076240.5和一种免退火处理热轧S45C板带生产方法CN201110411594.1采用两相区或铁素体区低温大压下轧制，高温卷取堆垛，得到60％铁素体和部分球化珠光体，软化降低钢板硬度到80-85HRB。这种工艺得到的钢板铁素体量多，块大，必须淬火回火才能使用，而且热处理后硬度低，不能满足高端工具钢使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢及其生产方法，本发明生产的工具钢，无需热处理，抗拉强度1500MPa以上，硬度50HRC以上，耐磨性优异，成本低；表面光洁，无晶界氧化和脱碳，省略抛砂工艺后电镀合格率100％，使用寿命明显提升，节能环保。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.60％～0.9％、Si≤0.02％、Mn 0.4％～1.5％、Ca 0.0005％～0.05％、Mg 0.0005％～0.05％、Ba0.01％～1.0％、Sn 0.01％～1.0％、Ca/Mg≥1、Ca/Ba≥0.05、Ca/S≥0.2、N≥0.020％、C/N≤35、B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述刃具钢非金属夹杂物不超过1.0级；抗拉强度1500MPa以上，硬度50HRC以上；表面晶界氧化层和脱碳层均为0mm；带状偏析不超过1.5级。

所述刃具钢为片间距≤60nm的细小屈氏体组织。

以下详细阐述本发明的结构用钢各合金成分作用机理：

C是钢中主要的固溶强化元素，且本发明中需足量的C也N结合提升强硬性，C含量若低于0.60％，则很难保证钢板强硬性50HRC以上，另一方面C含量若高于0.90％，则热轧板强度过高，恶化钢的韧塑性，影响屈强比，成型性不好。因此，C含量要控制在0.6％～0.9％。

Mn价格相对便宜，是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素。锰和铁能无限固溶形成固溶体，提高硬度和强度，对塑性的影响相对较小。Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹影响工具钢的热成形性。同时Mn也是良好的脱氧剂并增加淬透性。钢中Mn含量低，不能满足高强硬性的要求，Mn含量过高偏析严重，影响焊接性能和成型性，且增加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，Mn含量应该控制在0.4％～1.5％。

Si是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂，固溶形态的Si能提高屈服强度和韧脆转变温度，一般工具钢中Si0.17-0.37％,而本发明Si尽量少，冶炼也不用Si脱氧。本发明Si会促使刃具钢表面脱碳氧化，形成疏松的氧化层，氧化层中存在晶界氧化等微裂纹缺陷，严重影响表面硬度及疲劳性能，影响电镀性能。但合金料和耐火材料中不可避免的存在Si,本发明控制Si≤0.02％，成本低，且避免钢表面氧化脱碳，改善表面质量，提升电镀合格率。

N≥0.020％，C/N≤35：一般认为N是有害元素，钢中N越低越好。这是因为，当钢中溶有过饱和的氮，放置较长一段时间或随后在200～300℃加热或退火时，钢中氮与合金元素会以≥1μm块状氮化物形式析出，通常认为，生成的氮化物是非金属夹杂物，影响钢的韧塑性，且降低了合金元素的作用。钢液中通常加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，消除N的时效倾向。

本发明采用高N的成分设计，加入0.020％以上含量的N主要5个作用：1)利用奥氏体中固溶N和Sn共同改变钢的冷却转变曲线，降低钢的临界冷却速度，使钢在较小冷却速度下既形成渗碳体片间距小于60nm的细小屈氏体组织，提升强度和硬度；2)本发明利用高碳高氮高Ba的成分设计，C/N≤35的成分限定，生成直径≤20nm的细小Ba(NC)_M粒子，弥散硬化；3)最重要的是，高N含量情况下，游离态N在电磁搅拌作用下，连铸后在铸坯表面下含量达0.04％以上，在铸坯加热和轧制过程中有效抑制表面氧化和脱碳，最终产品表面晶界氧化层和脱碳层均为0mm，无抛砂情况下，电镀合格率100％；4)本发明N还能有效阻碍碳偏析聚集和石墨析出，提升强度、耐磨性等综合性能；5)本发明利用N强烈的奥氏体形成作用，生成大量γ相，减小晶粒粗化倾向，改善钢的韧性和焊接性能。上述1)和2)共同作用提高钢的抗拉强度到1500MPa以上，硬度50HRC以上，无需热处理，替代热处理钢，节省能耗。

P和S都是钢中不可避免的有害杂质，它们的存在会严重恶化钢的韧性，因此要采取措施使钢中的P和S含量尽可能降低。根据本发明，最高P含量限制在0.020％，最高S含量限制在0.015％。硫在钢中以FeS、MnS形式存在，该发明中Mn高，MnS的形成倾向就高，虽然其熔点较高能避免热脆的产生，但MnS在加工变形时能沿着加工方向延伸成带状，钢的塑性，韧性，及疲劳强度显著降低，因此钢中加入Ca、Mg和Ba进行夹杂物变形处理。

硼作为提高淬硬性元素，可明显提高钢板淬硬性。但硼太活泼，冶炼很难控制，高N钢中如果硼含量高，形成大量BN化合物，推迟奥氏体再结晶，提高钢的奥氏体化温度，产生硼脆现象铸坯开裂。因此，本发明的高N钢控制钢水中硼含量小于0.0008％。

Mg 0.0005％～0.05％：镁是十分活泼的金属元素，它与氧、氮、硫都有很强的亲和力。但由于镁太过活泼，冶炼时不易控制。本发明采用自创的精炼加Ca-Mg脱氧冶炼技术，利用Ca与Mg共同脱氧生成CaO·MgO·Al₂O₃及CaO·MgO·MnS复合夹杂，此类夹杂熔点低，在钢液中易凝固上浮排除，避免了连铸过程中的水口结瘤问题，减少钢液中夹杂含量，控制钢中夹杂物水平不超过1.0级。Ca/Mg≥1才能有足够的Ca提高Mg的收得率40％以上，有效提高镁的利用率,形成CaO·MgO·Al₂O₃及CaO·MgO·MnS复合夹杂,提升热处理后高温强度和硬度。

Ca部分脱硫，改善钢的耐蚀性、耐磨性、耐高温和低温性能。工具钢碳较高，钢水流动性差，夹杂物不易上浮，本发明加钙，改变非金属夹杂物的成分、数量和形态，加快钢水流动，促使夹杂物上浮充分，提高钢质纯净度，成品钢中各类非金属夹杂不超过1.0级，而且改善钢表面光洁度,消除组织的各向异性，改善抗氢致裂纹性能和抗层状撕裂性能，延长设备、工具的使用寿命。Ca的夹杂物变性作用与硫含量有很大关系，本发明Ca/S≥0.5，才能保证Ca夹杂物变性处理充分。本发明中添加0.0005％～0.05％的钙,Ca/Ba≥0.05,Ca/Mg≥1能将钡的收得率提高到60％以上,Mg的收得率提高到40％以上,有效提高钡和镁的利用率,提高钡在C-Mn工具钢中的提高强度和硬度，抗氧化性、抗腐蚀性和耐热性作。

Ba 0.01％～1.0％：钡元素提高钢的抗氧化性和抗腐蚀性，提高高温强度。本发明利用Ba和N、C反应，C/N范围≤35的成分限定，生成不大于20nm的细小Ba(NC)_M粒子，弥散硬化提高钢的强度到1500MPa以上，硬度50HRC以上，无需热处理，节省能耗。Ba能改善钢的流动性，提升钢板表面光洁度。Ba也能使Al₂O₃、MnS等氧化物和硫化物夹杂物变成细小分散的球状夹杂物，从而消除夹杂的危害性，提升疲劳性能。Ca/Ba≥0.05才能有足够的Ca提升钡的收得率，保证钡的强化作用。本发明中添加钙能将钡的收得率提高到60％以上,有效提高钡的利用率,充分发挥在钢中提高高温强度和硬度，抗氧化性、抗腐蚀性和耐热性作用.

通常认为锡是钢中有害杂质元素，易使钢产生热脆性和回火脆性，导致开裂，影响焊接性能等钢材质量，是钢铁“五害”之一。但锡能改善钢的耐磨性和钢水流动性，钢水流动性好，夹杂物上浮充分，钢的纯净度好。刃具钢碳含量很高，非常易出先析渗碳体和石墨，影响使用性能。本发明钢中加入Sn≥0.01％的锡，可有效阻碍高碳钢渗碳体先析和石墨析出。固溶的锡还能改变相变点和相变曲线，提升强度和硬度，Sn和N还能形成片状氮化锡SnN，促进形成片间距细小的屈氏体组织，本发明片间距≤60nm，强度和硬度提升明显。

免热处理低成本屈氏体刃具钢的生产方法，方法包括：

1)冶炼工艺：本发明的钢板由转炉冶炼、电炉精炼、浇注的连铸坯轧制而成；

a)转炉钢水B≤0.0008％；

b)采用Ca-Mg脱氧剂脱氧，先加Ca-Mg脱氧剂脱氧、夹杂物变性处理,Ca-Mg处理至少5分钟，精炼氧含量≤0.0020％以后，再向钢液吹氮气充N，最后添加Ba和Sn；

c)中包吹氩时间不少于5分钟～8分钟，确保夹杂物上浮充分，浇注过热度≤25℃；

d)连铸采用压下工艺和结晶器电磁搅拌，压下量2mm～10mm；连铸结晶器电磁搅拌电流强度500A～1000A，电磁搅拌1分钟～3分钟；连铸拉速1.0m/min～1.4m/min；

2)铸坯处理工艺：

a)铸坯下线入缓冷坑缓冷72小时以上；

b)铸坯轧制前采用步进式加热炉加热，加热炉采用还原性气氛，要求铸坯入加热炉预热段温度500℃以上，加热段温度1200℃～1350℃，在炉总时间2小时～4小时；

3)轧制及冷却工艺：

轧制工艺包括粗轧、精轧、第三次轧制三个过程；粗轧、精轧和第三次轧制之前均采用高压水除鳞，高压水压力不小于30MPa，保证钢板表面质量；

a)粗轧采用≥50％大压下率轧制，充分破碎铸坯粗大晶粒；

b)精轧采用不少于6道次连轧方式，总压下率≥80％，首道次压下率≥30％，高温快轧，轧制速度≥25m/s,开轧温度≥1100℃，结束温度≥950℃；

c)钢板粗轧和精轧后，进入层流冷却，急冷，冷速≥30℃/s，冷却到530℃～700℃入两立辊四水平辊轧机连续两道次轧制，上下压下率2％～8％，侧压压下率5％～25％，第三次轧制后≥30℃/s急冷到400℃～550℃卷取，得到高硬度的细小屈氏体组织；

4)卷取后的钢卷空冷到室温，钢卷开平，激光分切，无需热处理直接加工各类刃具、工具使用。

上述步骤1)得到的连铸坯厚度为170mm～250mm。

1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢的电镀方法，方法包括：

1)钢卷开卷在线滚光10分钟～30分钟表面处理后，在线表面感应加热到800℃～900℃，热电镀含铬70％～80％的铬铜合金粉末层；

2)铬铜合金粉末层厚0.2mm～0.5mm，过渡层CrCuCN层厚0.1mm～0.2mm，粉末由直径80μm～150μm的球形粒子组成。

由于本发明采用高N的成分设计，为避免N和B产的硼脆，控制转炉钢水B≤0.0008％。工具钢碳高，氧含量难控制，钢水流动性差，为提高钢水流动性，充分脱氧，采用Ca-Mg脱氧剂脱氧。直接生成细小球形CaO·MgO·Al₂O₃及CaO·MgO·MnS复合夹杂，此类夹杂熔点低，在钢液中易凝固上浮排除，避免了连铸过程中的水口结瘤问题，减少钢液中夹杂含量，控制钢中夹杂物水平不超过1.0级。Ca/Mg≥1才能有足够的Ca与Mg形成CaO·MgO·Al₂O₃及CaO·MgO·MnS复合夹杂。

该发明成分中Ca、Mg、Ba、Sn均为活跃元素，冶炼时很难控制，加入顺序至关重要，先加Mg和Ca进行夹杂物变性处理，Ca处理至少5分钟，精炼氧含量≤0.0020％以后，再向钢液吹氮气充N，最后添加Ba、Sn。先脱氧再充N才能保证钢中有足够的N提升强度、硬度和抑制表面氧化脱碳的作用。先脱氧再充N才能保证钢中有足够固溶N降低临界冷却速度，以便得到渗碳体片间距不大于60nm的细小屈氏体硬相，提升强硬性；同时生成大量γ相，细化A晶粒，提升改善低温韧性和焊接性。另一方面这种合金加入方法才能保证有足够Ba和Sn与C和N与反应，生成直径不大于20nm的细小Ba(NC)_M、BaSn(NC)_M、Sn(NC)_M粒子，弥散硬化提高钢的强度，综合作用将抗拉强度提升到1500MPa以上，硬度50HRC以上，无需热处理，节省能耗。

中包吹氩时间5-8分钟，促使Ca、Ba夹杂物变性处理后夹杂物充分上浮，保证钢中各类非金属夹杂不超过1.0级的纯净度，而且较普通工具钢节省近一半时间，节能减耗，且提高生产率。

本发明碳含量高，连铸易产生成分偏析，影响组织均匀性，因此连铸采用压下工艺和控制过热度改善铸坯宏观偏析。过热度≤25℃，连铸压下量为2～10mm,减轻偏析，且保证铸坯不出裂纹。压下量小于2mm偏析严重，超过1.5级,压下量大于10mm铸坯易出裂纹。

本发明碳含量高，易在铸坯柱状晶凝固末端形成液态微偏析，热轧板易出液析相，热处理进一步析出石墨，影响拉伸强度和疲劳等使用性能。本发明精炼后期向钢中加入一定量的N和Sn，在结晶器电磁搅拌作用下有效阻碍碳偏析聚集，不出液析相，抑制石墨析出。同时采用结晶器电磁搅拌，电流强度500A～1000A，时间1～3分钟，连铸拉速1.0m/s～1.4m/s，控制等轴晶率50％以上，控制柱状晶末端合金液态微偏析。同时采用结晶器电磁搅拌，电流强度500A～1000A，时间1分钟～3分钟，连铸拉速1.0m/min～1.4m/min，控制等轴晶率50％以上，控制柱状晶末端合金液态微偏析。电磁搅拌另一个主要作用是使N向中包壁扩散，以致连铸拉坯后铸坯表面下N含量0.04％以上，有效抑制后续生产过程中钢板表面与氧反应产生晶界氧化和脱碳。采用上述方案后，最终钢板表面氮化层深度0.2mm～0.5mm，晶界氧化和脱碳深度均为0mm，提升表面电镀性能、强度、耐磨性等综合性能。电磁搅拌电流强度低于500A，搅拌时间少于1分钟，N向中包壁扩散的少，抑制表面氧化和脱碳作用不明显，Sn阻碍碳偏析聚集，抑制石墨化析出作用也不明显；电磁搅拌电流强度高于1000A，浪费能源，搅拌时间多于3分钟，钢水温度降低，浇注堵水口。

铸坯下线入缓冷坑缓冷72小时以上，避免合金含量相对较高的刃具钢铸坯在应力作用下极易开裂，同时减轻铸坯偏析。

铸坯轧制前采用步进式加热炉加热，铸坯入加热炉加热段前预热段温度500℃以上，防止加热段铸坯内外温差太大，产生内应力和热应力开裂；加热炉采用还原性气氛，阻抗铸坯表面氧化脱碳。加热段加热温度1200℃～1350℃，在炉总时间2～4小时，保证铸坯加热均匀，均匀成分，减小偏析。

粗轧之前2次除鳞，精轧之前2次除鳞，第三次轧制之前1次除鳞，除鳞压力均30MPa以上，钢板表面氧化铁皮清除干净，钢板表面无明显氧化和脱碳，有助于表面电镀和提升表面硬度。粗轧采用≥50％大压下率3道次轧制，充分破碎铸坯粗大柱状晶粒。

固溶在奥氏体中的Ba、Mg、Sn与氮和碳反应生成一系列碳氮锡化物粒子，如BaSn(NC)_M、MgSn(NC)_M等。碳氮锡化物反应需要一定的相变能，即变形能和温降放热，以大于30℃/s冷速降到720℃以下，并有足够的变形能时碳氮锡化物粒子才能反应生成，生成的细小粒子能细化片间距，弥散强硬化，提升强度和折弯性能。因此，钢板出精轧机后以冷速≥30℃/s层冷急冷到530℃～700℃入轧机再一次轧制，上下压下率2％～8％，侧压压下率5％～25％，以便反应生成Ba(NC)_M、Mg(NC)_M粒子。没有这个第三次轧制变形和冷速，碳氮锡化物粒子不能生成。另一方面，冷速≥30℃/s确保精轧后奥氏体来不及长大，细小均匀，以形成细小屈氏体组织。上下压下率2％～8％，侧压压下率5％～25％，530℃～700℃轧制，为生成细小碳氮锡化物粒子提供必要的相变能。另一方面，在低温变形条件下，固溶N和Sn形成大量片状SnN，促进形成片间距细小的屈氏体组织，本发明片间距≤60nm，强度和硬度提升明显。采用四水平辊轧机连续两道次轧制，增加形变能。轧制温度高于700℃，温降不足，相变能不够，Ba、Mg、Sn与氮和碳不能生成碳氮锡化物粒子和片状氮化锡，形成的屈氏体片间距大，钢的强度和硬度低；上下压下率低于2％，侧压压下率小于5％，变形能不够，生成碳氮锡化物粒子需要的相变能也不够；轧制温度低于530℃、压下率大于8％，上下压下率大于8％，侧压压下率小于25％，轧制力大，轧机负荷过大，钢中储存能大，碳氮锡化物粒子快速长大到20nm以上，不能起到提升强度和硬度的作用，而且降低钢的韧塑性和折弯性能。

30℃/s为该发明细小屈氏体的临界冷速，400℃～550℃为该发明细小屈氏体的形成温度区，所以，上述采用冷速≥30℃/s层冷急冷，400℃～550℃卷取的冷却工艺才能得到高硬度的片间距≤60nm的细小屈氏体组织。同时，这个温度卷取钢板表面细密，有阻于提升钢板表面质量，表面光洁、无氧化脱碳。第三次轧制后冷速小于30℃/s，反应生成的碳氮锡化物粒子长大达20nm以上，不能起到提升强度和硬度的作用，而且降低钢的韧塑性。卷取温度低于400℃，会出贝氏体或马氏体脆硬相，钢板硬度过高，易开裂。卷取温度高于550℃，冷速小于30℃/s会析出先析铁素体、粗大的片层状珠光体或屈氏体，硬度低，成型易开裂。

卷取后的钢卷缓慢冷却到室温，开卷在线滚光10分钟～30分钟表面处理后，在线表面感应加热到800℃～900℃，热电镀含铬70％～80％的铬铜合金粉末层，空冷到室温，铬铜合金粉末层厚0.2mm～0.5mm，粉末由直径80μm～150μm的球形粒子组成。电镀后这些球形粒子粉末附着在钢表面，有效提升了表面耐热性能和耐磨性能，表面硬度65HRC以上，磨损率小于20mg/km(磨销转速300r/min，载荷120N)。组成粉末的球形粒子直径小于80μm或大于150μm耐磨性都不好。另一方面表面电镀的粉末一部分在高温下渗入钢基本表面，与钢板表面下氮化层中的碳和氮形成厚0.1mm～0.2mm的致密CrCuCN层，提升钢的耐腐蚀性能，大气腐蚀腐蚀速率低于10g/m2·h。

上述钢板无需热处理，激光分切直接加工各类刃具、工具使用。

本发明所述生产工艺包括：冶炼-热轧-冷却得到细小屈氏体钢(代替离线成品热处理)-滚光-电镀-冲压成型-组装；现有电镀用工具钢生产工艺包括：冶炼-热轧-冷轧-退火--冷轧板冲压成型-热处理-抛砂-滚光-电镀-组装。本发明所述工艺省略了冷轧、退火、热处理、抛砂四道工艺，不仅大大降低了生产成本，实现节能减耗，并且电镀表面无霉斑等腐蚀缺陷，产品使用性能良好。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用低Si加N、Ba、Sn的成分设计，改变钢的相变曲线，结合三次轧制技术，形成片间距不大于60nm的细小屈氏体组织，同时Ba、Mg、Sn与C、N结合经过轧制反应生成弥撒分布直径≤20nm的细小BaSn(NC)_M、MgSn(NC)_M等碳氮锡化物，弥散硬化，提高钢的抗拉强度到1500MPa以上，硬度50HRC以上，无需热处理，节能减排；

2)用Ca和Mg联合脱氧对钢中夹杂物进行变性处理，各类非金属夹杂物不超过1.0级；

3)采用电磁搅拌等连铸技术，精准控制铸坯表面下N含量，钢板表面下形成0.2mm～0.5mm深的氮化层，抑制表面氧化和脱碳，晶界氧化和脱碳层均为0mm，省略抛砂工艺时电镀合格率100％；

4)采用连铸压下等技术，控制偏析不超过1.5级；

5)加N和Sn并采用电磁搅拌有效控制液析相析出和石墨析出；

6)表面热电镀直径80μm～150μm的球形铬铜粉末粒子，铬铜层厚0.2mm～0.5mm，与钢板表面下氮化层中的碳和氮形成致密的CrCuCN层，厚0.1mm～0.2mm，表面硬度65HRC以上，磨销转速300r/min、载荷120N条件下磨损率小于20mg/km，大气环境腐蚀速率低于10g/m2·h，有效提升了表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性能；

本发明省略了冷轧、退火、热处理、抛砂四道工艺，大大降低生产成本，节能减耗，电镀表面无霉斑等腐蚀缺陷，使用性能良好，是该行业明显的技术进步。

附图说明

图1是本发明钢板屈氏体组织形貌图。

图2是对比例1常规热轧刃具钢组织形貌。

具体实施方式

通过实施例对本发明进行更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。

实施例钢中化学成分见表1；热轧带钢生产工艺见表2和表3；电镀工艺见表4；其成品性能见表5。

表1实施例钢中化学成分，WT％

表2热轧带钢冶炼生产工艺

表3铸坯处理及热轧、冷却工艺

表4电镀工艺参数

编号	滚光时间min	表面加热温度℃	铬铜粉末含铬量％	铬铜粉末粒子直径μm	铬铜合金粉末层厚mm	CrCuCN层厚mm
							1	14	893	78	108	0.2	0.13
2	22	824	79	115	0.3	0.12
							3	12	810	70	80	0.2	0.1
4	19	827	76	113	0.33	0.18
							5	20	838	75	105	0.38	0.15
6	21	821	75	136	0.24	0.2
							7	15	875	71	88	0.35	0.18
8	18	894	74	96	0.47	0.17
							9	22	857	76	149	0.21	0.19
10	25	838	72	96	0.3	0.13
							11	30	869	79	128	0.5	0.16
12	26	853	74	99	0.43	0.14
							13	28	847	73	122	0.24	0.17
14	22	894	78	142	0.24	0.16
							15	21	857	74	93	0.5	0.16
16	12	875	77	120	0.21	0.11
							17	17	832	72	135	0.35	0.18
18	25	884	71	147	0.47	0.12
							对比例1	-	-	-	-	-	-
对比例2	-	-	-	-	-	-

表5钢板及成品性能

Claims

1.1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.60％～0.9％、Si≤0.02％、Mn 0.4％～1.5％、Ca 0.0005％～0.05％、Mg 0.0005％～0.05％、Ba 0.01％～1.0％、Sn 0.01％～1.0％、Ca/Mg≥1、Ca/Ba≥0.05、Ca/S≥0.2、N≥0.020％、C/N≤35、B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢，其特征在于，所述刃具钢非金属夹杂物不超过1.0级；抗拉强度1500MPa以上，硬度50HRC以上；表面晶界氧化层和脱碳层均为0mm。

3.根据权利要求1所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢，其特征在于，所述刃具钢为弥散分布直径≤20nm细小碳氮锡化物的片间距≤60nm的细小屈氏体组织。

4.根据权利要求1所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体工具钢，其特征在于，所述工具钢表面下形成深度0.2mm～0.5mm的氮化层，表面晶界氧化层和脱碳层均为0mm。

5.如权利要求1-3其中任意一项所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢的生产方法，其特征在于，方法包括：

1)冶炼工艺：

a)采用Ca-Mg脱氧剂脱氧，Ca-Mg处理至少5分钟，精炼氧含量≤0.0020％以后，再向钢液吹氮气充N，最后添加Ba、Sn；

b)连铸采用压下工艺及结晶器电磁搅拌，压下量2mm～10mm；连铸结晶器电磁搅拌电流强度500A～1000A，电磁搅拌1分钟～3分钟；连铸拉速1.0m/min～1.4m/min；

2)轧制工艺：

轧制工艺包括粗轧、精轧、第三次轧制三个过程；

a)粗轧采用≥50％大压下率轧制；

b)精轧采用连轧方式，总压下率≥80％，首道次压下率≥30％，轧制速度≥25m/s,开轧温度≥1100℃，结束温度≥950℃；

c)钢板粗轧和精轧后，进入层流冷却，急冷，冷速冷速≥30℃/s，冷却到530℃～700℃入两立辊四水平辊轧机连续两道次轧制，上下压下率2％～8％，侧压压下率5％～25％；

3)冷却工艺：

第三次轧制后急冷，冷速≥30℃/s，冷到400℃～550℃卷取，得到高硬度的细小屈氏体组织；

4)卷取后的钢卷空冷到室温，钢卷开平，激光分切，无需热处理直接加工各类刃具使用。

6.根据权利要求4所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢的生产方法，其特征在于，在冶炼工艺中转炉钢水B≤0.0008％、中包吹氩时间不少于5～8分钟，浇注过热度≤25℃。

7.根据权利要求4所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢的生产方法，其特征在于，还包括铸坯处理工艺，铸坯下线入缓冷坑缓冷72小时以上，加热炉采用还原性气氛，加热炉预热段温度500℃以上，加热段温度1200℃～1350℃，在炉总时间2～4小时，得到的连铸坯厚度为170mm～250mm。

8.如权利要求1所述的1500MPa免热处理低成本屈氏体刃具钢的电镀方法，其特征在于，方法包括：

1)钢卷开卷在线抛丸10～30分钟表面处理后，在线表面感应加热到800℃～900℃，热电镀含铬70％～80％的铬铜合金粉末层；

2)铬铜合金粉末层厚0.2～0.5mm，CrCuCN层厚0.1～0.2mm，粉末由直径80～150μm的球形粒子组成。