CN1422972A - 一种高强度合金工具钢 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切削刀具、破岩刀具以及模具制造技术领域的高强度合金工具钢,是对现有合金工具钢材料性能的进一步改善。包括有Fe和合金元素,其不同之处在于所述的Fe和合金元素的组份和含量按重量计为:C(碳)0.4～0.6%,Cr(铬)3.5～6%,Mo(钼)0.5～2.5%,Si(硅)0.4～2.5%,V(钒)0.4～2.0%,Mn(锰)0.1～1.0%,Fe(铁)余量。本发明的合金钢经1100～1200℃高温淬火及500～580℃的三次回火处理,其最高硬度可达HRC58－62,金相组织为回火马氏体和均匀、细小的碳化物。实验表明,本发明具有高的热硬性和高温耐磨性,高的热疲劳抗力和化学稳定性,同时还具有足够的韧性和机械强度。

Description

一种高强度合金工具钢

技术领域

本发明涉及一种用于切削刀具、破岩刀具以及模具制造技术领域的高强度合金工具钢，是对现有合金工具钢材料性能的进一步改善。

背景技术

合金工具钢由于具有较高的强度和硬度，已被广泛运用于工业生产的各个领域，包括机械制造、石油钻探、采矿、隧道等。现有的合金工具钢其材料硬度通常最高可达HRC56左右，如欲提高其硬度，就会使材料的韧性下降，从而降低材料的强度，使材料发生脆、裂、崩现象；若提高材料的韧性，使材料强度增高，则又会影响材料的硬度，材料的耐磨性相应受损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于针对现有技术存在的不足而提供一种能使材料的硬度和综合性能得到进一步改善和提高的高强度合金工具钢。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：包括有Fe和合金元素，其不同之处在于所述的Fe和合金元素的组份和含量按重量计为：

C(碳) 0.4～0.6％                    Cr(铬)3.5～6％

Mo(钼)0.5～2.5％                    Si(硅)0.4～2.5％

V(钒) 0.4～2.0％                    Mn(锰)0.1～1.0％

Fe(铁)余量。

本发明可由常规冶炼方法冶炼而成，常存杂质元素P、S均应小于0.03％。

本发明通过合理调整合金元素的组份和含量来提高合金工具钢的综合理化性能。其中Cr的主要作用是提高淬透性，同时提高回火稳定性，其碳化物具有极高硬度，可使钢的硬度、耐磨性提高；Mo除增大钢的淬透性及回火稳定性，还可细化晶粒，减少回火脆性并提高热硬性；Si对回火后组织有很好强化作用，提高了钢的强度、弹性极限和屈强比，同时又不降低韧性；碳化物VC在钢中1200℃以上才开始有明显的溶解，因此在增大钢的淬透性外，还能提高奥氏体的粗化温度，造成对材料强度和韧性十分有利的细晶粒微观结构，并且含有合金元素V和Mo的马氏体具有较高的抗回火软化能力，从而提高了钢的热硬性。

本发明的合金钢经1100～1200℃高温淬火及500～580℃的三次回火处理，其最高硬度可达HRC58-62，金相组织为回火马氏体和均匀、细小的碳化物。实验表明，本发明具有高的热硬性和高温耐磨性，高的热疲劳抗力和化学稳定性，同时还具有足够的韧性和机械强度。

具体实施方式

以下进一步介绍本发明的实施例。

实施例1：Fe和合金元素的组份和含量按重量计为：

C   0.48％                      Si  1.5

Mn  0.5％％                     Cr  5.5％

Mo  1.8％                       V   1.2％

P   ≤0.03％                    S   ≤0.03％

Fe  余量。

上述实施例的材料经高温淬火和三次回火处理，硬度达HRC58-62，金相组织为回火针状马氏体及细小，均匀的碳化物，该材料具有优良的机械性能，能满足刀具在恶劣工况下的使用性能，用该材料制作隧道施工盾构机的盘形滚刀刀圈，经对比试验，其耐磨性及冲击韧性明显优于现有同类材料。

实施例2：Fe和合金元素的组份和含量按重量计为：

C   0.4％                       Si    1.5

Mn  0.5％                       Cr    4.8％

Mo  1.5％                       V     1.0％

P   ≤0.03％                    S     ≤0.03％

Fe  余量。

该材料经高温淬火和三次回火，硬度达到HRC56-58，金相组织为回火马氏体及均匀的碳化物，该材料制成的刀具能满足较恶劣工况的使用性能。

Claims (5)

1、一种高强度合金工具钢，包括有Fe和合金元素，其特征在于所述的Fe和合金元素的组份和含量按重量计为：

C  0.4～0.6％     Cr 3.5～6％      Mo 0.5～2.5％

Si 0.4～2.5％     V  0.4～2.0％    Mn 0.1～1.0％

Fe  余量。

2、按权利要求1所述的高强度合金工具钢，其特征在于常存杂质元素P、S均应小于0.03％。

3、按权利要求1或2所述的高强度合金工具钢，其特征在于最高硬度可达HRC58-62。

4、按权利要求1或2所述的高强度合金工具钢，其特征在于Fe和合金元素的组份和含量按重量计为：

C   0.48％    Si  1.5        Mn 0.5％     Cr  5.5％

Mo  1.8％     V   1.2％      P  ≤0.03％  S   ≤0.03％

Fe  余量。

5、按权利要求1或2所述的高强度合金工具钢，其特征在于Fe和合金元素的组份和含量按重量计为：

C   0.4％    Si  1.5      Mn  0.5％       Cr 4.8％

Mo  1.5％    V   1.0％    P   ≤0.03％    S  ≤0.03％

Fe  余量。