CN1570181A - 具有稳定韧性的低合金高速工具钢 - Google Patents

具有稳定韧性的低合金高速工具钢 Download PDF

Info

Publication number
CN1570181A
CN1570181A CNA2004100714756A CN200410071475A CN1570181A CN 1570181 A CN1570181 A CN 1570181A CN A2004100714756 A CNA2004100714756 A CN A2004100714756A CN 200410071475 A CN200410071475 A CN 200410071475A CN 1570181 A CN1570181 A CN 1570181A
Authority
CN
China
Prior art keywords
highest
steel
carbide
sub
tool steel
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.)
Granted
Application number
CNA2004100714756A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100355930C (zh
Inventor
尾崎公造
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Publication of CN1570181A publication Critical patent/CN1570181A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100355930C publication Critical patent/CN100355930C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04GSCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04Devices for both conveying and distributing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/30Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/14Check valves with flexible valve members
    • F16K15/144Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed along all or a part of their periphery
    • F16K15/145Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed along all or a part of their periphery the closure elements being shaped as a solids of revolution, e.g. cylindrical or conical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/10Means for stopping flow from or in pipes or hoses
    • F16L55/105Closing devices introduced radially into the pipe or hose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改进的低合金高速工具钢,它具有稳定的韧性,热处理后性能的分散度小,而且韧性同产品的尺寸无关。该钢按重量%基本上含有:C:0.50-0.75%,Si:0.02-2.00%,Mn:0.1-3.0%,P:最高0.050%,S:最高0.010%,Cr:5.0-6.0%,W:05-2.0%,V:0.70-1.25%,Al:最高0.1%,O:最高0.01%,N:最高0.04%,余量为Fe。[Mo+0.5W](Mo-eq.)为2.5-5.0%,Mo-eq./V为2-4。在退火状态下,它含有[MC+M6C]型和/或M23C6(M7C3)型碳化物,在1100-1200℃淬火后,基本上不含残留碳化物,或者即使含有,几乎所有的碳化物都是MC型的。

Description

具有稳定韧性的低合金高速工具钢
技术领域
本发明涉及一种高速工具钢,称为“基体型高速工具钢”。本发明提供的这种钢,该钢在热处理后性能的分散度较小、而且总能获得高韧性。
背景技术
通常,热加工用的锻模和压模、冷加工用的金属加工模具和轧制模具都是使用基体型高速钢制成,它是一种高强度的模具材料。基体型高速钢的实例包括AISI标准中的M50、M52等。在日本有人提出用如SKH51的高速钢作为基体合金,通过降低其碳、钼和钨含量以减少钢中碳化物的形成量从而提高钢的韧性(日本专利公报昭和50-1060和昭和61-21334)。
但是,将上述已知材料用于金属冷加工模具时,通常能发现在模具的局部区域形成了很强的应变,因而在模具使用初期就很容易发生损坏,达不到全部工作寿命。即使是用于温锻的模具也会被加载高载荷,所谓温锻就是通过控制其加工温度以获得高质量的产品。从目前的情况来看,使用常规材料制成的模具其寿命通常很不稳定。
本发明的发明者希望突破这种技术现状,他致力于寻找一种解决方案。在研究的初期他作出了如下考虑。首先,为了避免高硬度态下工具发生迅速损坏、保证其稳定长久的寿命,必须避免形成粗大的碳化物,这些粗大的碳化物可能是断裂的起点,因此,合金的设计必须可降低形成粗大碳化物的可能性。接下来他指出,目前的工艺不把淬火温度范围控制在大约10℃这样的窄范围内,因而热处理后钢材的硬度难以得到保证。如此控制温度在实际生产中并不容易实现,因此工具产品的性能有较大的分散度。发明者认为,要解决这个问题就要减小碳化物固溶形为的变化,甚至在不同的热处理温度下也是这样。而且,因为硬度和韧性会因淬火时的冷却方式(或冷却速度)而产生巨大差异,所以,产品的性能不可避免地会因产品的尺寸而存在差异。基于这种考虑,发明者的结论是要寻找一种合金组合物,使得即使冷却速度不同也能获得稳定的性能。
基于上述分析,发明者选择了下述措施:
1)为了减少粗大碳化物的形成,鉴于凝固时存在的粗大碳化物是MC型碳化物,主要是VC,因此有效的是降低钒的含量并使钢充分均热(例如,在1200℃或更高的温度保持10小时或更长)以使碳化物溶解。
2)为了降低对热处理温度的敏感性,通过在平衡状态下的组织为γ+MC相或者γ单相,可有效避免在普通淬火温度范围内(1100℃-1200℃)碳的溶解情况发生剧烈变化。为实现这一点,必须随各组分的平衡适当地控制Mo和W的含量。
发明内容
本发明的目的在于,在上述发明者的分析和选择的基础上,提供一种属于“基体型高速工具钢”的高速工具钢,热处理后其金属性能的分散度小,并能获得稳定的高韧性,而无论产品的尺寸如何。
本发明所述的能达到上述目的的低合金高速工具钢,其基本合金组成按重量%有,作为基础合金组成,C:0.50-0.75%,Si:0.02-2.00%,Mn:0.1-3.0%,P:最高0.050%,S:最高0.010%,Cr:5.0-6.0%,W:0.5-2.0%,V:0.70-1.25%,Al:最高0.1%,O:最高0.01%,N:最高0.04%,余量为Fe。条件是其[Mo+0.5W](Mo当量,下文中称为“Mo-eq.”)为2.5-5.0%,Mo-eq./V为2-4并且在退火状态下其含有[MC+M6C]型和/或M23C6(M7C3)型碳化物,并且在从1100-1200℃淬火后,基本上不含残留碳化物,或者即使有,几乎所有的碳化物也都是MC型的。
附图说明
图1是下文实施例制备的对比例A的钢在进行了碳化物选择性侵蚀后的显微组织照片;
图2是下文实施例制备的本发明工作实例2钢在进行了碳化物选择性侵蚀后的显微组织照片;
图3中绘制的是本发明实施例的硬度值同夏式冲击值的关系曲线。
优选实施方式详述
对本发明所述钢同现有钢进行比较后可见,在日本专利公报昭和50-10808和日本专利公报昭和61-213349中公开的上述现有技术,降低了传统高速钢中的C、Mo和W含量而没有选择适当的Cr含量,本发明的钢选择了适当的Cr含量从而使得以前不能进行热处理的大型工具钢毛坯可以进行热处理了。日本专利公报平成7-326739公开了:为了使大型产品在热处理后获得稳定的性能,要控制其Cr、W和Mo含量的关系。但是,这项现有技术中的合金组合物同本发明的相比则是具有较高的合金含量。
已有人提出对基体型高速钢进行均热以改善碳化物的分布(日本专利公报平成4-346616)。但是,如果合金成份的添加量较大的话,即使进行均热,也难以使碳化物溶解于基体中,这里所说的碳化物是粗大的初结晶碳化物,因此,合金组合物的选择是很重要的。本发明选择了那些从普通淬火温度(1100-1200℃)淬火过程中基本上不会使碳化物发生变化的合金组合物,从而成功地抑制了在淬火温度改变时发生性能变化。
在本发明所述的低合金高速工具钢中,Si的含量优选在0.2-0.8%范围内。
除了上述基本合金元素,本发明所述的低合金高速工具钢还可以含有一种或多种合金元素,下面列举了一些单独或组合使用的合金元素:
I)Ni:最高2.0%、Cu:最高1.0%、Co最高3.0%中的一种或多种;
II)B:最高0.01%;
III)Nb:最高0.1%,而且Mo-eq./(V+5Nb)必须在2-4范围内。
下面按顺序解释选择上面限定的这些必需元素和可选元素的原因。
C:0.50-0.75%
碳是一种重要的元素,它赋予工具硬度和耐磨性。为了获得冷锻工具或热锻工具材料所需的最低强度,必须添加至少0.50%的碳。过多的碳会导致形成粗大的碳化物颗粒,结果就会降低工具的韧性。因此,碳的添加量不应超过0.75%。
Si:0.02-2.00%,优选为0.20-0.80%
作为钢的脱氧剂,硅是一种必要元素,它还能通过回火增强抗软化性。但是,过多的Si会显著降低可加工性、同时促进偏析从而降低韧性。由于这些原因,Si的下限定在0.02%,上限定于2.00%。优选范围为0.20-0.80%。
Mn:0.1-3.0%
锰是保证合金淬透性和硬度的必需元素,还能避免因该工具钢中不可避免含有的硫而导致的热加工性的降低。为了取得这些效果,Mn的添加量应为0.1%或更高。加入大量的Mn会降低可加工性,因而将加入量的上限定为3.0%。
Cr:5.0-6.0%
铬在退火状态下主要形成碳化铬,在淬火过程中碳化铬会溶解于基体中。如果加入量过少,就不能确保足够高的淬透性,因此Cr的下限定在5.0%。另一方面,加入量过多,会产生残留铬基碳化物,这将影响热处理后硬度的稳定性。因此Cr的上限定于6.0%。在本发明中将Cr的含量限定在5.0-6.0%这样狭小的范围内,不仅确保了淬透性,也使得在普通淬火条件下(1100-1200℃)几乎所有的碳化铬都能溶解于基体中。
V:0.70-1.25%
钒形成MC型碳化物,淬火时该碳化物残留在工具钢中以强化基体、增强耐磨性。除非钒的加入量为0.70%或更高时才能充分体现上述优点。但是,如果加入量过高,并非所有稳定的MC型碳化物都溶解在基体中,相反,大部分会残留下来,降低钢的韧性。因此V的上限定在1.25%。
W:0.5-2.0%,[Mo+0.5W](Mo-eq.):2.5-5.0
在淬火和回火时,钼和钨都会以细小碳化物的形式析出,这些碳化物存在于基体中,具有提高工具高温强度的作用。为了提高高温强度,Mo和W作为Mo-eq的加入量必须为2.5%或更高,Mo-eq.用式子Mo+0.5W表示。加入量过高会在基体中形成粗大的碳化物,使韧性降低。因此W含量的上限是5%其以Mo-eq的形式表示。W、Mo二者相比,溶解在基体中的W对高温强度的贡献更大,因此加入少量的W能带来较大的效果。这就是将W的最低加入量定在0.5%的原因。但是,W形成的M6C型碳化物比Mo形成的M6C型碳化物更为稳定。如果加入大量的W,在淬火温度下碳化物就无法充分溶解在基体中。因此,W加入量的上限定在2.0%,这也就是碳化物能完全固溶的极限。
P:最高0.050%,S:最高0.010%
磷能降低钢的韧性和热开裂抗力。虽然优选尽可能地降低其含量,允许的P的最高含量是0.050%,优选是0.010%或更低。硫也会降低韧性和热开裂抗力,因此其含量优选较小。但是,含有一定量的S是不可避免的。允许的极限是0.010%。
Al:最高0.1%
在制造这种钢时,铝被用作脱氧剂。如果添加大量的Al,它会以氧化物(Al2O3基)夹杂的形式残留在钢中显著降低其韧性。因此,Al的上限定为0.1%。
O:最高0.01%
在钢材制造过程中氧不可避免的来自熔融气氛并将溶解于熔融钢中。如果其含量过高,会生成氧化物,例如氧同Si和Al结合形成氧化物,这会使钢的韧性变得很低。因此,氧的上限定为0.01%。
N:最高0.04%
氮也会不可避免地溶解在熔融钢中,在钢中同V结合形成氮化物。如果含有大量的N,就会形成粗大的氮化物,降低钢的韧性。因此,氮的上限定为0.04%。
Mo-eq./V:2-4
对于上述必需的合金成分,将Mo-eq./V调节至2-4范围内有可能将退火时含有MC+M6C+M23C6(M7C3)型碳化物的体系变成基本不含碳化物的体系,或者即使含有碳化物,淬火后(1100-1200℃)几乎所有碳化物都是MC型的,这样高速工具钢在热处理后能获得稳定的性能(硬度和韧性)。
Ni:最高2.0%,Cu:最高1.0%,Co:最高3.0%中的一种或多种
镍、铜和钴共同的作用是强化基体。除此之外,Ni还有利于增强淬透性。过多的Ni和Co会降低可加工性,而过多的Cu会降低韧性。因此建议选择适当的添加量,其上限定为:Ni最高2.0%,Cu最高1.0%,Co最高3.0%。
B:最高0.01%
硼用于提高钢的淬透性,建议根据需要添加B。过多的B会同N结合形成夹杂。因此,其上限定为0.01%。
Nb:最高0.1%
铌能形成比V的碳化物更为稳定的MC型碳化物,因此可以用Nb来替代一部分V。由于碳化铌具有更高的稳定性,加入大量的Nb而形成的粗大碳化物就不会消失,从而损害韧性。因此,Nb的加入量限定在0.1%内。如果添加Nb,上式“Mo-eq./V”就应该为“Mo-eq./(V+5Nb)”。
通过选择特定低合金成分以及调整体系,就得到本发明所述的低合金高速工具钢,它在退火状态下含有MC+M6C+M23C6(M7C3)型碳化物、1100-1200℃淬火后基本上不含碳化物。即使含有碳化物,也几乎全是MC型的。本发明具有以下优点:
1)取决于热处理温度的变化的碳化物溶解性能的变化比较小,因此即使不把淬火温度控制在狭小的范围内也能保证热处理后钢的硬度;
2)即使冷却速度因淬火时的冷却方式而发生变化,也能获得稳定的淬火特性,因此产品钢的硬度和韧性不会有大的差异。这就使其具有随工具产品变化的淬火特性的分散度极小、稳定的高韧性等优点。
如上所述,本发明提供了一种具有稳定韧性的高速工具钢产品,属于基体型高速钢。
实施例
表1所示为发明钢和对比钢的合金成分,它们都是在150kg真空感应炉中制成。对比钢包括常用的高硬度基体型高速钢和高速工具钢(JIS-SKH51)。将上述钢铸造成的铸锭进行均热(在1230℃下保温10小时或更长),再进行锻造。测定这些经过了锻造比为8S的热加工的材料的下述性能。
测量结果如表2所示。
[残留碳化物的状态]
选择对比钢A和本发明钢2,使用Cr2O3电解腐蚀对其MC型碳化物和M2C型碳化物进行选择侵蚀,然后观察显微组织。图1所示为对比钢A的显微组织,图2显示本发明钢2的显微组织。图1中残留了大量粗大的碳化物,而图2中,粗大碳化物的量较小,相反,分散的是细小的碳化物微粒。
[热处理后的硬度]
众所周知,如果残留碳化物的类型有变化的趋势,例如MC+M6C向MC单相转变,哪怕淬火温度有微小差异,溶解在钢中的碳化物的量也会发生变化,因而无法获得稳定的硬度和韧性。基于这一点,通过比较1100℃和1200℃淬火后残留碳化物的类型,我们研究了热处理后硬度的稳定性,1100℃和1200℃被认为是普通淬火处理的下限和上限温度。
研究结果如表2所示。发明钢在1100℃淬火后仅含有MC型碳化物,1200℃淬火后几乎所有的碳化物都消失了。对比钢在1100℃淬火后含有MC+M6C型碳化物,1200℃淬火后发生的变化是离散的;某些钢含有MC型碳化物或不含碳化物,而其余的则发生了同发明钢类似的变化。
[受热处理中的冷却速度影响的热处理后的硬度]
为了研究即使冷却速度发生变化是否也能获得稳定的性能,我们选择了两种淬火方式:油淬(表2中简称为“O.Q.”)和控制淬火(冷却速度为30℃/min,简称为“C.Q.”),然后对不同冷却速度所得的硬度值进行比较。
如表2所示为淬火和回火温度、进行O.Q.和C.Q.后的硬度。为了清楚地表示出冷却方式所带来的热处理后硬度的差别,用“ΔHRC”来表示硬度的差异。以HRC计,发明钢的硬度降低了0.5或更少。另一方面,发现某些对比钢降低了1或更多,因此得出结论:它热处理后的硬度不稳定。
[从热处理和组织方面确定稳定韧性]
对于每一个钢,试决的制备都是经历了表2所示温度的淬火和回火。再进行n=3(三个试样)的10R夏氏冲击试验,对测量结果进行平均以确定韧性的大小。研究了热处理后的硬度同韧性的关系,并与常规钢进行了比较。结果如图3中的曲线所示。从该曲线可以清楚地看出发明钢的韧性普遍地高于对比钢。
                                                                表1合金成份
No.      C       Si      Mn      P        S        Cu      Ni      Co     Cr      Mo      W       V       Nb      Al       O         N         B
对比例
A        0.52    0.11    0.54    0.002    0.001    0.13    -       0.99   4.22    2.03    1.55    1.19    0.09    0.005    0.0021    0.0135    -
B        0.65    1.46    0.95    0.002    0.001    -       0.53    -      4.23    2.81    -       1.80    -       0.021    0.0016    0.0067    0.015
C        0.80    0.85    1.33    0.002    0.001    -       -       -      4.99    5.45    1.19    1.19    -       0.004    0.0020    0.0051    -
D        0.51    0.34    0.30    0.001    0.001    -       0.21    -      4.52    3.74    1.49    0.99    0.05    0.005    0.0016    0.0112    0.008
E        0.81    0.80    0.25    0.004    0.002    0.32    0.11    -      5.47    5.03    1.01    1.20    0.01    0.015    0.0020    0.0081    -
F        0.56    0.07    0.34    0.006    0.001    0.24    -       -      5.57    3.75    1.51    1.09    -       0.009    0.0012    0.0037    -
G        0.88    0.40    0.45    0.012    0.004    0.11    -       0.12   3.97    5.11    6.01    1.79    -       0.002    0.0013    0.0238    -
本发明实例
1        0.72    1.12    0.63    0.014    0.007    0.12    0.56    1.53   5.78    2.54    1.53    1.21    0.05    0.002    0.012     0.0195    -
2        0.65    0.25    0.50    0.008    0.002    -       0.14    0.14   5.45    237     0.99    0.99    0.01    0.012    0.001     0.0039    0.005
3        0.54    0.14    0.31    0.021    0.005    0.34    -       -      5.14    1.85    0.61    1.05    -       0.006    0.008     0.0089    0.008
                                表2试验结果
  No.           在以下温度      淬火并回   夏氏冲击     硬度      硬度下降
          均热后的残留碳化物      火温度     值         (HRC)
          1100℃       1200℃      (℃)    (J/cm2)  O.Q.    C.Q.   (HRC)
对比例
A         MC           无        1140+540    145     56.4    53.8    2.6
B         MC           MC        1160+560    46      62.3    59.8    2.5
C         MC+M6C      MC+M6C   1160+580    33      65.2    64.2    1.0
D         MC+M6C      无        1140+540    67.3    61.5    59.4    2.1
E         MC+M6C      MC        1150+560    83      59.7    59.6    0.1
F         MC+M6C      无        1140+540    94      60.4    60.2    0.2
G         MC+M6C      MC+M6C   1200+560    14      65.3    62.2    3.1
本发明实例
1         MC           无        1140+560    145     62.1    61.9    0.2
2         MC           无        1140+560    117     62.6    62.5    0.1
3         MC           无        1140+560    173     58.3    57.9    0.4

Claims (9)

1.一种低合金高速工具钢,按重量%的基本组成为:C:0.50-0.75%,Si:0.02-2.00%,Mn:0.1-3.0%,P:最高0.050%,S:最高0.010%,Cr:5.0-6.0%,W:05-2.0%,V:0.70-1.25%,Al:最高0.1%,O:最高0.01%,N:最高0.04%,余量为Fe,条件是[Mo+0.5W](Mo-eq.)为25-5.0%,Mo-eq./V为2-4,并且在退火状态下其含有[MC+M6C]型和/或M23C6(M7C3)型碳化物,在从1100-1200℃淬火后,基本上不含残留碳化物,或者即使含有,几乎所有的碳化物都是MC型的。
2.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中Si的含量为0.2-0.8%。
3.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中还含有下述元素中的至少一种:Ni最高2.0%、Cu最高1.0%和Co最高3.0%。
4.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中还含有最高0.01%的B。
5.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中还含有最高0.1%的Nb,而且Mo-eq./(V+5Nb)为2-4。
6.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中还含有下述元素中的至少一种:Ni最高2.0%,Cu最高1.0%,Co最高3.0%,B最高0.01%。
7.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中该钢含有下述元素中的至少一种:Ni最高2.0%,Cu最高1.0%,Co最高3.0%,Nb最高0.1%,而且Mo-eq./(V+5Nb)为2-4。
8.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中还含有最高0.01%的B,最高0.1%的Nb,而且Mo-eq./(V+5Nb)为2-4。
9.如权利要求1所述的低合金高速工具钢,其中还含有下述元素中的至少一种:Ni最高2.0%,Cu最高1.0%,Co最高3.0%,B最高0.01%,Nb最高0.1%,而且Mo-eq./(V+5Nb)为2-4。
CNB2004100714756A 2003-03-24 2004-03-24 具有稳定韧性的低合金高速工具钢 Expired - Lifetime CN100355930C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP081010/2003 2003-03-24
JP2003081010A JP2004285444A (ja) 2003-03-24 2003-03-24 安定した靭性を示す低合金高速度工具鋼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1570181A true CN1570181A (zh) 2005-01-26
CN100355930C CN100355930C (zh) 2007-12-19

Family

ID=32984950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100714756A Expired - Lifetime CN100355930C (zh) 2003-03-24 2004-03-24 具有稳定韧性的低合金高速工具钢

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20040187972A1 (zh)
JP (1) JP2004285444A (zh)
KR (1) KR20040084730A (zh)
CN (1) CN100355930C (zh)
TW (1) TW200504228A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100374609C (zh) * 2006-01-25 2008-03-12 周向儒 铬钢系高速钢及其热处理工艺
CN103589960A (zh) * 2013-11-04 2014-02-19 虞伟财 一种电锯锯条用工具钢
CN105579604A (zh) * 2013-09-27 2016-05-11 日立金属株式会社 高速工具钢及其制造方法
CN105937015A (zh) * 2016-06-07 2016-09-14 江苏百德特种合金有限公司 一种高强螺栓及其制备方法
CN107177800A (zh) * 2017-05-14 2017-09-19 合肥鼎鑫模具有限公司 一种数控铣床铣刀用高速工具钢及其制造方法
CN116516259A (zh) * 2023-06-02 2023-08-01 丹阳市曙光新材料科技有限公司 一种含钴低合金高速钢麻花钻及其制备方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4738912B2 (ja) * 2005-06-29 2011-08-03 山陽特殊製鋼株式会社 窒化処理に適したマトリックスハイス鋼
BRPI0601679B1 (pt) * 2006-04-24 2014-11-11 Villares Metals Sa Aço rápido para lâminas de serra
AT504331B8 (de) * 2006-10-27 2008-09-15 Boehler Edelstahl Stahllegierung für spanabhebende werkzeuge
JP5143531B2 (ja) * 2007-11-13 2013-02-13 株式会社神戸製鋼所 冷間金型用鋼および金型
AT509598B1 (de) 2010-10-18 2011-10-15 Boehler Edelstahl Gmbh & Co Kg Verfahren zur herstellung von werkzeugen aus legiertem stahl und werkzeuge insbesondere zur spanabhebenden bearbeitung von metallen
JP2012148295A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度管の製造方法
JP6083014B2 (ja) * 2012-04-02 2017-02-22 山陽特殊製鋼株式会社 高強度マトリックスハイス
KR102060468B1 (ko) * 2013-03-08 2019-12-30 엘지전자 주식회사 베인 펌프
CN103866200B (zh) * 2013-10-28 2015-02-25 娄底市鸿亿新型耐磨材料厂(普通合伙) 一种高硼高速钢组合轧辊及其制造方法
SE537923C2 (sv) * 2013-12-02 2015-11-24 Stållegering och komponent innefattande en sådan stållegering
ES2828977T3 (es) * 2015-06-22 2021-05-28 Hitachi Metals Ltd Método para producir material de acero para herramientas de alta velocidad, método para producir un producto de acero para herramientas de alta velocidad y un producto de acero para herramientas de alta velocidad
JP6925781B2 (ja) * 2016-03-03 2021-08-25 山陽特殊製鋼株式会社 優れた高温強度および靱性を有する熱間工具鋼
FR3052789B1 (fr) 2016-06-17 2018-07-13 Aubert & Duval Composition d'acier
CN111636037B (zh) * 2019-03-01 2022-06-28 育材堂(苏州)材料科技有限公司 热作模具钢、其热处理方法及热作模具
CN110284064B (zh) * 2019-07-18 2021-08-31 西华大学 一种高强度含硼钢及其制备方法
CN110306122B (zh) * 2019-08-06 2021-05-11 鄱阳县黑金刚钓具有限责任公司 一种新型高强度材料鱼钩
CN110964986B (zh) * 2019-12-12 2021-04-20 西安交通大学 一种硅铝铬轧辊抗高温氧化高硼高速钢
CN111172471B (zh) * 2020-02-18 2021-02-26 北京科技大学 一种冰球冰刀材料的制备方法
SE544123C2 (en) * 2020-06-12 2022-01-04 Uddeholms Ab Hot work tool steel
CN117051333B (zh) * 2023-10-12 2024-01-23 山西同航特钢有限公司 一种锻钢支承辊及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5010808A (zh) 1973-05-19 1975-02-04
JPS61213349A (ja) 1985-03-16 1986-09-22 Daido Steel Co Ltd 合金工具鋼
CN1014081B (zh) * 1990-07-03 1991-09-25 冶金工业部钢铁研究总院 低合金高性能高速钢
JPH04346616A (ja) 1991-05-21 1992-12-02 Daido Steel Co Ltd 高靱性工具鋼の製造方法
US5458703A (en) * 1991-06-22 1995-10-17 Nippon Koshuha Steel Co., Ltd. Tool steel production method
US5453703A (en) * 1993-11-29 1995-09-26 Semitest Inc. Method for determining the minority carrier surface recombination lifetime constant (ts of a specimen of semiconductor material
JPH07316739A (ja) 1994-05-20 1995-12-05 Daido Steel Co Ltd 冷間工具鋼
JPH10273756A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Daido Steel Co Ltd 鋳物製冷間工具およびその製造方法
JPH11131197A (ja) 1997-10-28 1999-05-18 Daido Steel Co Ltd バルブシート等用のFe基焼結合金
JP2005206913A (ja) * 2004-01-26 2005-08-04 Daido Steel Co Ltd 合金工具鋼

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100374609C (zh) * 2006-01-25 2008-03-12 周向儒 铬钢系高速钢及其热处理工艺
CN105579604A (zh) * 2013-09-27 2016-05-11 日立金属株式会社 高速工具钢及其制造方法
CN103589960A (zh) * 2013-11-04 2014-02-19 虞伟财 一种电锯锯条用工具钢
CN105937015A (zh) * 2016-06-07 2016-09-14 江苏百德特种合金有限公司 一种高强螺栓及其制备方法
CN107177800A (zh) * 2017-05-14 2017-09-19 合肥鼎鑫模具有限公司 一种数控铣床铣刀用高速工具钢及其制造方法
CN116516259A (zh) * 2023-06-02 2023-08-01 丹阳市曙光新材料科技有限公司 一种含钴低合金高速钢麻花钻及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100355930C (zh) 2007-12-19
KR20040084730A (ko) 2004-10-06
JP2004285444A (ja) 2004-10-14
US20040187972A1 (en) 2004-09-30
US20060180249A1 (en) 2006-08-17
TW200504228A (en) 2005-02-01
US7695576B2 (en) 2010-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1570181A (zh) 具有稳定韧性的低合金高速工具钢
CN1173067C (zh) 热工具钢
JP6432070B2 (ja) 高温熱伝導度に優れた長寿命ダイカスト用熱間金型鋼およびその製造方法
CN110527911B (zh) 一种低密度高强高耐蚀齿轮轴承钢及其制备方法
WO2012035884A1 (ja) 軸受用鋼
JP2011517729A (ja) 鋼、鋼ブランクの製造方法、およびこの鋼製の部品を製造する方法
CN103014510B (zh) 高强度冷挤压模具钢及其加工工艺
JP6366326B2 (ja) 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法
CN1143393A (zh) 韧性和焊接性良好的双相钢板
WO2008032816A1 (fr) Acier à outils pour formage à chaud présentant d'excellentes qualités de rigidité et de résistance à des températures élevées, et son procédé de production
CN105506457A (zh) 低温锻钢制造方法及其产品
WO2010119911A1 (ja) 被削性に優れた低比重鍛造用鋼
JP2011117010A (ja) 冷間加工性に優れた軸受用鋼
CN108754251A (zh) 一种超耐磨耐划伤铝合金板材
CN1388263A (zh) 具有高热稳定性的pm高速钢
JP2007211314A (ja) 非調質部品の熱間鍛造方法
CN1226441C (zh) 具有提高韧性的工具钢、采用该钢制造的部件的制备方法以及所获得的部件
JP2008202078A (ja) 熱間ダイス鋼
JP5212772B2 (ja) 靭性および高温強度に優れた熱間工具鋼
JP2005336553A (ja) 熱間工具鋼
KR101711889B1 (ko) 내마모성이 우수한 냉간 가공용 합금 공구강
JP3581028B2 (ja) 熱間工具鋼及びその熱間工具鋼からなる高温用部材
JPH1192868A (ja) 結晶粒粗大化防止特性と耐遅れ破壊特性に優れた冷間鍛造用鋼とその製造方法
JP6303866B2 (ja) 高強度鋼材およびその製造方法
WO2021095831A1 (ja) 高温強度及び靭性に優れる熱間工具鋼

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1071170

Country of ref document: HK

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1071170

Country of ref document: HK

CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20071219

CX01 Expiry of patent term