專利名稱：無鎢低合金高速工具鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高速工具鋼領(lǐng)域，具體地說涉及一種無鎢低合金高速工具鋼。
普通的高速工具鋼中合金含量較高且制造工藝復雜，價格昂貴，針對這個問題，中國專利CN1049189A提供了一種具有合金含量低，加工成材率高的通用型低合金高性能的高速工具鋼材料，但這種工具鋼材料，其中的貴金屬元素W的含含量仍達到3.0-5.0%，顯然，不利于進一步降低工具鋼材料的成本。
本發(fā)明的目的是為了更合理有效地利用有限的貴重金屬資源而提供一種無鎢、合金含量低且加工工藝簡單的低成本高速工具鋼材料。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，我們設(shè)計的無鎢低含金高速工具鋼其具體的化學成分為(重量%)C 0.90-1.20% Mo4.0-6.0% Cr3.8-4.4% V 1.60-2.5% Al 0.6-1.20%(或N 0.01-0.05%)Re 0.1-0.5% Mn≤0.45% Si≤0.4% S≤0.03% P≤0.03%;其余為鐵。
本發(fā)明中為保證合金碳化物的數(shù)量，我們將C控制在稍高于“平衡量”的范圍，采用較高碳含量來增加彌散強化和馬氏體強化以便提高基體強度，為防止C含量過高而使材料韌性較差，太低使材料紅硬性損失較大，因此限定C含量為0.90-1.20%。
在W18、M2等萊氏體型鋼中，鑄態(tài)組織中的網(wǎng)狀或骨骼狀共晶碳化物，即使加熱到淬火溫度，也很難溶解，嚴重影響材料的性能，使強度下降、韌性和塑性幾乎為0，只要鋼中出現(xiàn)這種碳化物，傳統(tǒng)上都是采用壓力加工方式來破碎和細化，以改善材料的性能，本發(fā)明則是從成分、組織設(shè)計上變傳統(tǒng)的萊氏體型為過共析鋼，來達到消除鋼中共晶碳化物的目的，對于4.0-60%Mo，3.8-4.4 Cr為基體成份，含C量大于0.8%的合金，其組織類型是過共析鋼，因此我們限定Mo 4.0-6.0% Cr 3.8-4.4%。對于這種共析鋼，其獲得同級碳化物所需的鍛壓比M2萊氏鋼小，并且在具有良好的加工性能的同時，易于滿足尺寸較大，碳化物均勻性高的工具。
對V的使用上，我們突破了其含量不超過1.6%的習慣，限定V的含量在1.6-2.5%，這樣既保證了鋼中高硬度的Vc含量不低于M2萊氏鋼，又使材料具有高硬度和耐磨性能。
在成分設(shè)計上，AL或N和稀土的使用對材料紅硬性的提高有著重要的作用，由于AL的偏聚作用影響著C、Mo、V等元素的活性及分布，不但提高了固溶體中Mo的化學活性，使材料在二次硬化峰值溫度回火時析出更多細小、彌散的碳化物，加之AL不能進入碳化物，因此，在彌散的碳化物析出時也能形成富AL的包羅層產(chǎn)生界面控制作用，從而提高碳化物的穩(wěn)定性，同時AL還是與aFe位錯結(jié)合僅次于Nb的最強元素之一，當一部分AL殘留在基體中時，提高了鋼的動態(tài)再結(jié)晶溫度，進一步增強了材料抗回火的能力。Re系元素的加入增強了晶界的合金化及凈化作用，賦于了材料良好的加工性能，限定AL 0.6-1.2% Re 0.1-0.5%能達最優(yōu)效果。
本發(fā)明中的合金含量雖然較低，只有M2萊氏鋼的2/3，但由于碳化物溶解充分，保證了材料在回火過程中二次析出時所必須的合金碳化物的數(shù)量，使得材料具有明顯的二次硬化效果，高的硬度及耐熱性能。
本發(fā)明工具鋼的生產(chǎn)采用電渣重熔小斷面鋼工藝，其工藝流程中頻爐冶煉-電渣重熔-鍛造開坯-熱軋-退火-成品，其中鍛、軋溫度1120-1140度，開軋終軋溫度分別為1080-1120度、不小于850度，熱處理淬火溫度為1150-1210度，回火溫度為540-580度。
采用本發(fā)明無鎢低合金高速工具鋼生產(chǎn)的各種產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)相對比，具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明合金含量低，只相當于M2萊氏鋼合金含量的2/3，因此原材料費用比M2材料低20%以上。
2、本發(fā)明是一種過共析鋼，材料具有良好的鍛、扭、軋等熱加工性，材料加熱溫度低，范圍寬，工藝適應性強。
3、本發(fā)明抗回火穩(wěn)定性好，紅硬性明顯優(yōu)于國內(nèi)同類材料;達M2水平。
4、本發(fā)明制作的車刀、鉆頭等刀具，其切削壽命不低于M2，達到國家優(yōu)秀刀具產(chǎn)品等級。
實施例本發(fā)明工具鋼采用中頻爐冶煉，在下面的表格中D542表示本發(fā)明無鎢低合金高速工具鋼，1、2等表示不同成分的D542工具鋼，W18、M2為萊氏鋼，其具體化學成分比較見表1
表3.4.5本發(fā)明工具鋼材料與比較工具鋼W18.M2材料制成工具后效果比較 根據(jù)以上表格中性能的對比，得出，本發(fā)明無鎢低合金高速工具鋼在節(jié)約成本的基礎(chǔ)上，仍能達到M2、W18萊氏鋼性能指標，制成的刀具平均磨損小于對比的M2、W18刀具。
權(quán)利要求
一種無鎢低合金高速工具鋼，其特征在于所述工具鋼的具體化學成分為(重量%)C 0.90-1.20% Mo 4.0-6.0% Cr 3.8-4.4% V 1.6-2.5% Al 0.6-1.2% (或N 0.01-0.05%) Mn≤0.45% Si 0.4% S≤0.03% P≤0.03%；其余為Fe。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無鎢低合金高速工具鋼，其具體化學成分為C0.90—1.20％ Mo 4.0—6.0％ Cr3.8—4.4％ V 1.6—2.5％ Al 0.6—1.2(或N0.01—0.05) Re 0.1-0.5％ Mn≤0.45％ Si≤0.40％ S≤0.03％ P≤0.03％；其余為鐵。本發(fā)明是一種過共析鋼，材料具有良好的鍛、軋、扭等熱加工性，材料加熱溫度低；范圍寬，工藝適應性強，且抗回火穩(wěn)定性好，紅硬性明顯優(yōu)于國內(nèi)同類材料，由于含金含量少，其成本比同類材料低20％以上，另外本發(fā)明制作的車刀、鉆頭等刀具，切削壽命達到了國家優(yōu)秀刀具產(chǎn)品等級。
文檔編號C22C38/24GK1097813SQ9310876
公開日1995年1月25日 申請日期1993年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月17日
發(fā)明者陳清如, 瞿國鴻, 王興浦, 何開文 申請人:重慶鋼鐵研究所