CN116949367A - 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法 - Google Patents
切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116949367A CN116949367A CN202310829013.9A CN202310829013A CN116949367A CN 116949367 A CN116949367 A CN 116949367A CN 202310829013 A CN202310829013 A CN 202310829013A CN 116949367 A CN116949367 A CN 116949367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percent
- speed steel
- cobalt
- steel
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 23
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 20
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 15
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 241000218176 Corydalis Species 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 238000009863 impact test Methods 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 11
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910001349 ledeburite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0006—Adding metallic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
本发明涉及钻削加工钻头生产技术领域,切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法,包括以下原料:C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷及复合成分,重量百分比(%)如下:碳0.85%~0.13%、钨11.5%~13.0%、钼4.5%~5.5%、铬3.8%~4.4%、钒4.2%~5.2%、硅1.0%~0.14%、锰0.20%~0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;复合成分包括0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。本发明对钢水原材料冶炼、混合,缓速升温进行钢水脱氧变质处理过程中加入复合成分,渐渐对钢水进行改性,促进使得浇注成铸件有韧性后进行退火、淬火、回火后进行面渗氮处理,不仅使得成型后的无钴高速钢的切削钻头的韧性加强,且促进耐磨性,提高生产合金钢的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及钻削加工钻头生产技术领域,具体为切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法。
背景技术
钻削加工中的钻头是机床的重要部件,一般是高速钢材质,高速钢是指含较多钨、铬、铝等的高合金工具钢,俗称锋钢或白钢。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。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。
钻头为细长杆状刀具,刃部长而薄,它在致密的金属中进行钻削,工作时承受很高的弯曲应力。为防止钻头折断或崩刃,所用材料应具有足够的弯曲强度和韧性;同时,钻头在连续钻削时,其刃部全部被金属屑包围,产生的热量不易散发,特别是钻深孔时,更为不利。因此,钻头材料又必须具有高的耐磨性和热稳定性。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。但是因为钴的成本比较高,仅次于银,在生产过程中,需要大量的成本才能使得高速钢的切削钻头达到耐磨性,因此,如何在生产中降低成本又能达到含钴高速钢的足够耐磨性和韧性,是研究的新方向,便于降低生产企业节约制造成本。
发明内容
本发明提供了切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法及系统,具备间接提高无钴高速钢的耐磨性和韧性,节约了企业制造成本的有益效果,解决了上述背景技术中所提到钴的成本比较高,仅次于银,在生产过程中,需要大量的成本才能使得高速钢的切削钻头达到耐磨性,如何在生产中降低成本又能达到含钴高速钢的足够耐磨性和韧性,是研究的新方向,便于降低生产企业节约制造成本的问题。
本发明提供如下技术方案:切削钻头用耐磨无钴高速钢,包括以下原料:C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷及复合成分,重量百分比(%)如下:
碳0.85%~0.13%、钨11.5%~13.0%、钼4.5%~5.5%、铬3.8%~4.4%、钒4.2%~5.2%、硅1.0%~0.14%、锰0.20%~0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的一种可选方案,其中:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.85%、钨11.5%、钼4.5%、铬3.8%、钒4.2%、硅1.0%、锰0.20%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%铌、脱氧剂铝4.75%和4.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的一种可选方案,其中:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.98%、钨12.3%、钼5.0%、铬4.1%、钒4.7%、硅1.2%、锰0.30%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.25%铌、脱氧剂铝5.25%和5.0%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的一种可选方案,其中:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.13%、钨13.0%、钼5.5%、铬4.4%、钒5.2%、硅0.14%、锰0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%铌、脱氧剂铝5.75%和5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
所述复合成分中的脱氧剂设置为铝,铝具体设置为具备提高该高速钢产生硬化无钛含铝的强化元素。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法:包括以下步骤:
S1、原料配比冶炼:将所需要的材料进行配比,将C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷和铁Fe混合进入中频电炉中进行加热融化获得钢水混合物;
S2、炉前处理:将钢水将复合成分中的0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物进行混合,对炉前温度进行预热,温度缓慢从升到1620℃~1650℃,加入所述钢水混合物进行混合;
S3、钢水脱氧:采用钢水冲入的办法进行钢水复合变质处理,将Si铁劈碎至颗粒小于10mm小块,进行200℃烘干,置于炉内底部,对钢水进行变质处理;
S4、钢水温度到达1550℃~1600℃时候,浇注成铸件;
S5、对铸件进行退火;
S6、对铸件进行淬火;
S7、对铸件进行回火;
S8、对步骤S7的钢件进行表面渗氮处理,得到切削钻头用耐磨无钴高速钢。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法的一种可选方案,其中:所述S5步骤中退火工艺为890℃~910℃保温两小时,炉冷到740℃~800℃保温两小时,随炉冷却,升温速度≤20℃/h;
退火后硬度为HRC45~40。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法的一种可选方案,其中:所述S6中淬火工艺为控制炉内温度升高速度在15℃/h,采用1180℃~1200℃高温淬火和80℃~85℃的油介质进行冷却。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法的一种可选方案,其中:所述S7中回火工艺为控制炉内温度520℃~550℃。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法的一种可选方案,其中:所述S6淬火工艺中在800℃和740℃进行三次等温保温。
作为本发明所述切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法的一种可选方案,其中:采用10×10×55mm夏氏无缺口冲击试验,对所述切削钻头用耐磨无钴高速钢进行耐磨韧性冲击,其在冲击试验机上测定了冲击韧性,高速钢经1200℃淬火,580 C3×1h回火后冲击韧性为226kJ/m*;
高于高速钢经1180℃淬火,540℃,3×1h回火后的142kJ/m2。
本发明具备以下有益效果:
1、该切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法及系统,包含且限定三种合成耐磨无钴高速钢,含有的质量比不同,耐磨强度由实施例2到实施例4是增进的一个耐磨性能变化,其中加入复合成分,包括0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁,复合成分中的铝、铌和碳氧化合物进行复合脱氧剂能改善钢水质量,提高制成后耐磨无钴高速钢的机械性能及表面质量,降低冶炼成本,且碳、钨、钼、铬、钒、硅、锰、硫、磷复合后的钢水在通过该发明制备方法加工后,耐磨性能与含钴的韧性和耐磨性有明显的提高,间接提高无钴高速钢的质量,节约了企业制造成本。
2、该切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法及系统,在S1~S8的步骤生产步骤中,在钢水原材料冶炼、混合,缓速升温进行钢水脱氧变质处理过程中加入复合成分,渐渐对钢水进行改性,促进使得浇注成铸件有韧性后进行退火、淬火、回火后进行面渗氮处理,不仅使得成型后的无钴高速钢的切削钻头的韧性加强,且促进耐磨性,提高生产合金钢的使用寿命。
3、该切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法及系统,本高速钢具有超高的红硬性,使用此钢材制作成型的高速钢能较好地对各类金属器件进行切削,不易损坏,具有较长的使用寿命。
附图说明
图1为本发明方法步骤流程示意图。
图2为本发明方法权2-权4三种高速钢的耐磨性线性检测示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
钻头为细长杆状刀具,刃部长而薄,它在致密的金属中进行钻削,工作时承受很高的弯曲应力。为防止钻头折断或崩刃,所用材料应具有足够的弯曲强度和韧性;同时,钻头在连续钻削时,其刃部全部被金属屑包围,产生的热量不易散发,特别是钻深孔时,更为不利。因此,钻头材料又必须具有高的耐磨性和热稳定性。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。但是因为钴的成本比较高,仅次于银,在生产过程中,需要大量的成本才能使得高速钢的切削钻头达到耐磨性,因此,如何在生产中降低成本又能达到含钴高速钢的足够耐磨性和韧性,是研究的新方向,便于降低生产企业节约制造成本。
本发明提供如下技术方案:切削钻头用耐磨无钴高速钢,请参阅图1,包括以下原料:C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷及复合成分,重量百分比(%)如下:
碳0.85%~0.13%、钨11.5%~13.0%、钼4.5%~5.5%、铬3.8%~4.4%、钒4.2%~5.2%、硅1.0%~0.14%、锰0.20%~0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
实施例2
本实施例是在实施例1中的一个具体解释说明;请参阅图1,其中:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.85%、钨11.5%、钼4.5%、铬3.8%、钒4.2%、硅1.0%、锰0.20%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%铌、脱氧剂铝4.75%和4.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
实施例2
本实施例是在实施例1中的一个具体解释说明;其中:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.98%、钨12.3%、钼5.0%、铬4.1%、钒4.7%、硅1.2%、锰0.30%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.25%铌、脱氧剂铝5.25%和5.0%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
实施例3
本实施例是在实施例1中的一个具体解释说明;其中:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.13%、钨13.0%、钼5.5%、铬4.4%、钒5.2%、硅0.14%、锰0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%铌、脱氧剂铝5.75%和5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
所述复合成分中的脱氧剂设置为铝,铝具体设置为具备提高该高速钢产生硬化无钛含铝的强化元素。
本实施例中,包含且限定三种合成耐磨无钴高速钢,含有的质量比不同,耐磨强度由实施例2到实施例4是增进的一个耐磨性能变化,其中加入复合成分,包括0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁,复合成分中的铝、铌和碳氧化合物进行复合脱氧剂能改善钢水质量,提高制成后耐磨无钴高速钢的机械性能及表面质量,降低冶炼成本,且碳、钨、钼、铬、钒、硅、锰、硫、磷复合后的钢水在通过该发明制备方法加工后,耐磨性能与含钴的韧性和耐磨性有明显的提高,间接提高无钴高速钢的质量,节约了企业制造成本。
切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法:包括以下步骤:
S1、原料配比冶炼:将所需要的材料进行配比,将C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷和铁Fe混合进入中频电炉中进行加热融化获得钢水混合物;
S2、炉前处理:将钢水将复合成分中的0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物进行混合,对炉前温度进行预热,温度缓慢从升到1620℃~1650℃,加入所述钢水混合物进行混合;
S3、钢水脱氧:采用钢水冲入的办法进行钢水复合变质处理,将Si铁劈碎至颗粒小于10mm小块,进行200℃烘干,置于炉内底部,对钢水进行变质处理;
S4、钢水温度到达1550℃~1600℃时候,浇注成铸件;
S5、对铸件进行退火;
S6、对铸件进行淬火;
S7、对铸件进行回火;
S8、对步骤S7的钢件进行表面渗氮处理,得到切削钻头用耐磨无钴高速钢。
本实施例中,在S1~S8的步骤生产步骤中,在钢水原材料冶炼、混合,缓速升温进行钢水脱氧变质处理过程中加入复合成分,渐渐对钢水进行改性,促进使得浇注成铸件有韧性后进行退火、淬火、回火后进行面渗氮处理,不仅使得成型后的无钴高速钢的切削钻头的韧性加强,且促进耐磨性,提高生产合金钢的使用寿命。
其中:所述S5步骤中退火工艺为890℃~910℃保温两小时,炉冷到740℃~800℃保温两小时,随炉冷却,升温速度≤20℃/h;
退火后硬度为HRC45~40。
其中:所述S6中淬火工艺为控制炉内温度升高速度在15℃/h,采用1180℃~1200℃高温淬火和80℃~85℃的油介质进行冷却;
其中:所述S6淬火工艺中在800℃和740℃进行三次等温保温。
其中:所述S7中回火工艺为控制炉内温度520℃~550℃,当时效温度较低时(520℃~550°)钢的硬度迅速上升,后来变化速度趋于平缓,不过直到600min时硬度还有上升的趋势;高温时效处理时(740℃,800℃),硬度都很快达到峰值(分别在15min和5min),此后硬度逐渐下降,使一部分没有转变为马氏体的残余的奥氏体进一步转化,在高速切削产生高热的情况下仍能保持高硬度,进一步提高了此高速钢的硬度和耐磨性。本高速钢具有超高的红硬性,使用此钢材制作成型的高速钢能较好地对各类金属器件进行切削,不易损坏,具有较长的使用寿命。
其中:采用10×10×55mm夏氏无缺口冲击试验,对所述切削钻头用耐磨无钴高速钢进行耐磨韧性冲击,其在冲击试验机上测定了冲击韧性,高速钢经1200℃淬火,580 C3×1h回火后冲击韧性为226kJ/m*;
高于高速钢经1180℃淬火,540℃,3×1h回火后的142kJ/m2。
上述实施例,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时,上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络,或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD),或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件,或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其他的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,既可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory,ROM)、随机存取存储器(randomaccessmemory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.切削钻头用耐磨无钴高速钢,其特征在于,包括以下原料:C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷及复合成分,重量百分比(%)如下:
碳0.85%~0.13%、钨11.5%~13.0%、钼4.5%~5.5%、铬3.8%~4.4%、钒4.2%~5.2%、硅1.0%~0.14%、锰0.20%~0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
2.根据权利要求1所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢,其特征在于:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.85%、钨11.5%、钼4.5%、铬3.8%、钒4.2%、硅1.0%、锰0.20%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%铌、脱氧剂铝4.75%和4.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
3.根据权利要求1所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢,其特征在于:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.98%、钨12.3%、钼5.0%、铬4.1%、钒4.7%、硅1.2%、锰0.30%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.25%铌、脱氧剂铝5.25%和5.0%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁。
4.根据权利要求1所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢,其特征在于:其成分质量重量百分比(%)如下:
碳0.13%、钨13.0%、钼5.5%、铬4.4%、钒5.2%、硅0.14%、锰0.40%、硫≤0.03%、磷≤0.03;
复合成分包括0.2%铌、脱氧剂铝5.75%和5.75%的一种碳氧化合物,余量为Fe铁;
所述复合成分中的脱氧剂设置为铝,铝具体设置为具备提高该高速钢产生硬化无钛含铝的强化元素。
5.根据权利要求1所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、原料配比冶炼:将所需要的材料进行配比,将C碳、W钨、Mo钼、Cr铬、V钒、Si硅、Mn锰、S硫、P磷和铁Fe混合进入中频电炉中进行加热融化获得钢水混合物;
S2、炉前处理:将钢水将复合成分中的0.2%~0.5%铌、脱氧剂铝4.75%~5.75%和4.75%~5.75%的一种碳氧化合物进行混合,对炉前温度进行预热,温度缓慢从升到1620℃~1650℃,加入所述钢水混合物进行混合;
S3、钢水脱氧:采用钢水冲入的办法进行钢水复合变质处理,将Si铁劈碎至颗粒小于10mm小块,进行200℃烘干,置于炉内底部,对钢水进行变质处理;
S4、钢水温度到达1550℃~1600℃时候,浇注成铸件;
S5、对铸件进行退火;
S6、对铸件进行淬火;
S7、对铸件进行回火;
S8、对步骤S7的钢件进行表面渗氮处理,得到切削钻头用耐磨无钴高速钢。
6.根据权利要求5所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法,其特征在于:所述S5步骤中退火工艺为890℃~910℃保温两小时,炉冷到740℃~800℃保温两小时,随炉冷却,升温速度≤20℃/h;
退火后硬度为HRC45~40。
7.根据权利要求6所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法,其特征在于:所述S6中淬火工艺为控制炉内温度升高速度在15℃/h,采用1180℃~1200℃高温淬火和80℃~85℃的油介质进行冷却。
8.根据权利要求7所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢的其制备方法,其特征在于:所述S7中回火工艺为控制炉内温度520℃~550℃。
9.根据权利要求8所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法,其特征在于:所述S6淬火工艺中在800℃和740℃进行三次等温保温。
10.根据权利要求9所述的切削钻头用耐磨无钴高速钢的制备方法,其特征在于:采用10×10×55mm夏氏无缺口冲击试验,对所述切削钻头用耐磨无钴高速钢进行耐磨韧性冲击,其在冲击试验机上测定了冲击韧性,高速钢经1200℃淬火,580C3×1h回火后冲击韧性为226kJ/m*;
高于高速钢经1180℃淬火,540℃,3×1h回火后的142kJ/m2。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310829013.9A CN116949367A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310829013.9A CN116949367A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116949367A true CN116949367A (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=88459632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310829013.9A Pending CN116949367A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116949367A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATA5862001A (de) * | 2001-04-11 | 2001-12-15 | Boehler Edelstahl | Pm-schnellarbeitsstahl mit hoher warmfestigkeit |
CN102505095A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-06-20 | 朱昌宏 | 一种钻头用高速工具钢 |
CN104250709A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 江苏天工工具有限公司 | 一种高品质tg42锯条高速钢 |
CN108570626A (zh) * | 2017-03-14 | 2018-09-25 | 江苏飞达钻头股份有限公司 | 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备工艺 |
CN109913728A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-21 | 赣州有色冶金研究所 | 一种无钴钢结硬质合金及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-07-07 CN CN202310829013.9A patent/CN116949367A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATA5862001A (de) * | 2001-04-11 | 2001-12-15 | Boehler Edelstahl | Pm-schnellarbeitsstahl mit hoher warmfestigkeit |
CN102505095A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-06-20 | 朱昌宏 | 一种钻头用高速工具钢 |
CN104250709A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 江苏天工工具有限公司 | 一种高品质tg42锯条高速钢 |
CN108570626A (zh) * | 2017-03-14 | 2018-09-25 | 江苏飞达钻头股份有限公司 | 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备工艺 |
CN109913728A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-21 | 赣州有色冶金研究所 | 一种无钴钢结硬质合金及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101978088B (zh) | 钢、制造钢坯件的方法和制造钢组件的方法 | |
US11047028B2 (en) | Drill component | |
EP2357260A1 (en) | Case hardening steel, carburized component, and method for producing case hardening steel | |
CN103352111B (zh) | 三牙轮钻头牙爪的热处理方法 | |
CN107805776A (zh) | 一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺 | |
EP2154260B1 (en) | Free-cutting alloy tool steel | |
CN107099767A (zh) | 一种爆破用钻头热处理工艺 | |
CN101724742B (zh) | 耐冲击轴承用钢球的热处理工艺 | |
CN116949367A (zh) | 切削钻头用耐磨无钴高速钢及其制备方法 | |
CN101962738B (zh) | 超细碳化物高合金工具钢刃钢镶接机械刀片 | |
CN100374603C (zh) | 高频淬火用热锻非调质钢 | |
JP2021011637A (ja) | 冷間加工工具鋼 | |
JP4997709B2 (ja) | ブローチ加工性に優れた窒化部品用素材及びその製造方法 | |
CN116356217B (zh) | 一种钢制备液压凿岩机的冲击活塞及加工方法 | |
KR101280547B1 (ko) | 고주파 열처리 후 초세립을 갖는 기계구조용 부품강 및 그 제조방법 | |
JP4534694B2 (ja) | 高速ドライ切削用歯車素材の製造方法及びその歯車素材を用いた歯車の製造方法 | |
Mesquita et al. | Heat Treating of High-Speed Tool Steels | |
KR101836834B1 (ko) | 천공용 드릴 비트 제조 방법 | |
Philip et al. | Ultrahigh strength steels | |
EP4146838A1 (en) | A new bainitic steel | |
CN113416828A (zh) | 16-27MnCrS5圆钢制备方法 | |
JP2005171305A (ja) | プリハードン金型用鋼 | |
Mesquita et al. | Heat Treating of Cold-Work Tool Steels—Low-and Un-Alloyed Water and Oil Hardening Steels | |
CN110257616A (zh) | 一种隧道掘进机重载滚刀刀圈 | |
JP2006249494A (ja) | ブローチ加工性に優れた窒化部品用素材及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |