一種耐磨超硬高速鋼的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械鑄造領域，更具體地說，涉及一種耐磨超硬高速鋼。
【背景技術】
[0002]尚速鋼是一種具有尚硬度、尚耐磨性和尚耐熱性的工具鋼，又稱尚速工具鋼或鋒鋼，俗稱白鋼。高速鋼是美國的F.W.泰勒和M.懷特于1898年創制的。高速鋼的工藝性能好，強度和韌性配合好，因此主要用來制造復雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。除用熔煉方法生產的高速鋼外，20世紀60年代以后又出現了粉末冶金高速鋼，它的優點是避免了熔煉法生產所造成的碳化物偏析而引起機械性能降低和熱處理變形。高速鋼是一種復雜的鋼種，含碳量一般在0.70?1.65%之間。高速鋼含合金元素量較多，總量可達10?25%。按所含合金元素不同可分為:①鎢系高速鋼(含鎢9?18%) 鎢鉬系高速鋼(含鎢5?12%，含鉬2?6%) 高鉬系高速鋼(含鎢0?2%，含鉬5?10%);④釩高速鋼，按含釩量的不同又分一般含釩量(含釩1?2%)和高含釩量(含釩
2.5?5%)的高速鋼；⑤鈷高速鋼(含鈷5?10%)。
[0003]合金高速鋼淬火時即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達10?25%左右。它在高速切削產生高熱情況下(約500°C )仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。這就是高速鋼最主要的特性一紅硬性。高速鋼由于紅硬性好，彌補了碳素工具鋼的致命缺點，可以用來制造切削工具。鎢系和鉬系高速鋼經正確的熱處理后，洛氏硬度能達到63以上，鈷系高速鋼在65以上。現有高速鋼在生產時候成本高，一直高居不下，且耐磨性和硬度一直不能在低成本下進行提高。且高速鋼的熱處理工藝較為復雜，必須經過淬火、回火等一系列過程。淬火時由于它的導熱性差一般分兩階段進行。先在一定溫度下預熱，以免引起大的熱應力，然后迅速加熱到淬火溫度，后油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱，現真空爐使用也相當廣泛。淬火后因內部組織還保留約30%殘余奧氏體沒有轉變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉變，進一步提高硬度和耐磨性，一般要進行2?3次回火，后進行保溫。現有的技術也對這些問題進行了改進。
[0004]中國專利申請，申請號200910264467.6，申請日2009年12月23日，公開日2010年5月19日，公開了耐磨高速鋼，本發明設計一種特殊性能高速鋼，一種鉆頭絲錐等刀具專用的特殊性能高速鋼，主要組成成分為C、W、Mo、Cr、V、Mn、S1、Nb、Co、P、S和Fe，各成分的質量百分比如下，C:0.88-0.98% ；ff:4.3-4.8% ；Mo:2.7-3.1% ；Cr:3.8-4.3% ；V:1.8-2.2% ；Mn:0.2-0.4% ；S1:1.1-1.5% ；Nb:0.08-0.16% ；Co:1.2-1.8% ；P^0.03%、S 彡 0.03% ;其余為Fe。本發明具有一下有點，降低貴金屬鎢和鉬的用量，添加了少量的鈮和鈷，以達到提高刀具切削性能的目的，但此類高速鋼主要用在刀具制造方面且專門用于磚頭等部件，應用范圍小，且硬度不高，局限性大。
[0005]中國專利申請，申請號201010171962.5，申請日2010年5月10日，公開日2010年
9月22日，公開了一種高速鋼及其生產工藝，本發明公開了一種高速鋼及其生產工藝，含有一下化學成分的質量百分含量:c:1.0-1.4% ；Cr:3.8-4.2% ；Mo:4.8-5.2% ；ff:6.3-6.5% ；V:
2.2-3.0% ；Nb:0.4-1.5% ；S1:1.1-1.5% ； ；P ^ 0.03%、S ( 0.03% ；Mn:彡 0.4%，其余為 Fe 及不可避免的雜質。本發明將霧化沉積技術創造性的引入到制備高速鋼，他客服了傳統鑄造坯件晶粒粗大、偏析嚴重的缺點，又摒棄了粉末冶金工藝的工序繁多、能耗高的不足，同時又兼有粉末冶金技術的優點，從而大大的提高了金屬材料的各種性能，其優勢十分顯著和突出。但此方案對工藝之間的控制要求高，設備成本高，且生成的高速鋼雖然硬度高，但成本依舊高居不下。
【發明內容】
[0006]1.要解決的技術問題
針對現有技術中存在的高速鋼成本高、耐磨性不強、硬度低、生產工藝以及生產成本高問題，本發明提供了一種耐磨超硬高速鋼，它可以實現在兼顧了耐磨性和硬度高的情況下，成本低、生產工藝和設備簡單的效果。
[0007]2.技術方案
本發明的目的通過以下技術方案實現。
[0008]—種耐磨超硬高速鋼，所述的質量比例如下，
C1.2%-1.8%
Si0.5%-2.2%
Μη0.2%-0.6%
A10.6%-3.2%
Cr4.6%-7.4%
Mo1.5%-2.6%
V2%-3.2% ff 3.3-4.8%
Nb0.3-1.8%
Ρ彡 0.03%
S彡 0.03%
其余為Fe。
[0009]更進一步的，其優選的質量比例如下:
C1.6%
Si1.5%
Μη0.5%
A11.7%
Cr4.8%
Mo2.1%
V2.3% ff 4.2%
Nb1.3%
P彡 0.03% S彡 0.03%
其余為Fe。
[0010]更進一步的，所述的Mn/ S > 20。
[0011]3.有益效果
相比于現有技術，本發明的優點在于:
(1)一定程度加入Cr可以使得高速鋼在高溫下具有抗氧化性能，且其熱腐蝕性能大大提高，其與C結合可以形成硬質化合物，使得其具有良好的耐磨性和韌性；
(2)其中加入了A1作為脫氧元素，可以在采用上述的配比可以使得合金鋼在高溫下具有良好的硬度和耐腐蝕性；
(3)減小了W和Mo，加入比原先多的Si，Si的加入使得碳化物尺寸減小，經過特別的回火等工藝，使得硬度增加，在減少了高成本的W和Mo，加入了低價格的Si，使得整體材料成本降低，且硬度好，耐磨性能強；
(4)通過配比只需要進行一次的回火即可充分的對材料進行回火工序，節約了工時和能源，可靠性好。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體的實施例，對本發明作詳細描述。
[0013]實施例1
一種耐磨超硬高速鋼，所述的質量比例如下，
C1.2%
Si0.5%
Μη0.6%
A10.6%
Cr4.6%
Mo2.6%
V3.2%
ff4.8%
Nb0.3
P彡 0.03%
S彡 0.03%
其余為Fe。
[0014]其制備步驟如下:
1)將所需要的材料按照上述比例進行配比，將廢鋼、Cr鐵、Si鐵、Mo鐵、W鐵、Μη鐵混合進入電爐中進行加熱融化；
2)將爐前溫度進行調節，溫度升到1620-1650°C，加入A1，加入V鐵和Nb鐵；
3)將Si鐵劈碎至顆粒小于20mm小塊，進行200°C烘干，置于澆包底部，對鋼水進行變質處理；
4)鋼水溫度到達1550-1600°C時候，澆注成鑄件；
5)對鑄件進行退火，退火時候保溫時間為5小時，溫度為830-850°C；6)進行淬火和回火，溫度為1020-1070°C，進行520-550°C的回火，回火只需要進行一次。
[0015]本發明加入了 A1作為脫氧元素，可以在采用上述的配比可以使得高速鋼在高溫下具有良好的硬度，促進了二次硬化的作用，可以替代部分W的作用。
[0016]高含量的Nb用于增加鋼種的MC型碳化物，增強鋼的耐磨性，硬度好，雖然Nb的韓兩過高會使得初生晶粒變大，由于Si的作用碳化物的顆粒控制在小的范圍之內，其磨削性能依舊良好，可以保持很好的加工性能。
[0017]減少了 W和Mo，加入Si，高速鋼的主要添加元素W和Mo是為了形成一定數量的一次碳化物，使得鋼可以進行高溫淬火，提高鋼的耐磨性，回火時候形成二次碳化物，作為增加硬度的二次硬化和紅硬性為主要因素。減小了 W和Mo，加入比原先多的Si，Si的加入使得碳化物尺寸減小，經過特別的回火等工藝，使得硬度增加，在減少了高成本的W和Mo，加入了低價格的Si，使得整體材料成本降低，且硬度好，耐磨性能強。
[0018]P和S為其中的雜質，會帶來鋼的熱脆性，要求含量降低，控制其在0.03%以內，要求 Mn/S > 20。
[0019]通過配比只需要進行一次的回火即可充分的對材料進行回火工序，節約了工時和能源，可靠性好。本種鋼材可以使用在刀具以及鑄造多種領域，切削性能好，高速鋼表面硬度達到67HRC以上。硬度好，耐磨性好。
[0020]實施例2
一種耐磨超硬高速鋼，所述的質量比例如下，
C1.6%
Si1.5%
Μη0.5%
A11.7%
Cr4.8%
Mo2.1%
V2.3%
ff4.2%
Nb1.3%
P彡 0.03%
S彡 0.03%
其余為Fe。
[0021]其制備步驟如下:
1)將所需要的材料按照上述比例進行配比，將廢鋼、Cr鐵、Si鐵、Mo鐵、W鐵、Μη鐵混合進入電爐中進行加熱融化；
2)將爐前溫度進行調節，溫度升到1620-1650°C，加入A1，加入V鐵和Nb鐵；
3)將Si鐵劈碎至顆粒小于20mm小塊，進行200°C烘干，置于澆包底部，對鋼水進行變質處理；
4)鋼水溫度到達1550-1600°C時候，澆注成鑄件；
5)對鑄件進行退火，退火時候保溫時間為5小時，溫度為830-850°C；6)進行淬火和回火，溫度為1020-1070°C，進行520-550°C的回火，回火只需要進行一次。
[0022]實施例3
一種耐磨超硬高速鋼，所述的質量比例如下，
C1.8%
Si2.2%
Μη0.2%
A13.2%
Cr7.4%
Mo1.5%
V3.2%
ff4.8%
Nb1.8%
P彡 0.03%
S彡 0.03%
其余為Fe。
[0023]其制備步驟如下:
1)將所需要的材料按照上述比例進行配比，將廢鋼、Cr鐵、Si鐵、Mo鐵、W鐵、Μη鐵混合進入電爐中進行加熱融化；
2)將爐前溫度進行調節，溫度升到1620-1650°C，加入A1，加入V鐵和Nb鐵；
3)將Si鐵劈碎至顆粒小于20mm小塊，進行200°C烘干，置于澆包底部，對鋼水進行變質處理；
4)鋼水溫度到達1550-1600°C時候，澆注成鑄件；
5)對鑄件進行退火，退火時候保溫時間為6小時，溫度為830-850°C；
6)進行淬火和回火，溫度為1020-1070°C，進行520-550°C的回火，回火只需要進行一次。
[0024]以上示意性地對本發明創造及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，實際的配比和工序并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本專利的保護范圍。
【主權項】
1.一種耐磨超硬高速鋼，其特征在于，所述的質量比例如下，C1.2%-1.8%Si0.5%-2.2%Μη0.2%-0.6%A10.6%-3.2%Cr4.6%-7.4%Mo1.5%-2.6%V2%-3.2%ff3.3-4.8%Nb0.3-1.8%Ρ彡 0.03%S彡 0.03%其余為Fe。2.根據權利要求1所述的一種耐磨超硬高速鋼，其優選的質量比例如下:C1.6%Si1.5%Μη0.5%A11.7%Cr4.8%Mo2.1%V2.3%ff4.2%Nb1.3%P彡 0.03%S彡 0.03%其余為Fe。3.根據權利要求1所述的一種耐磨超硬高速鋼，其特征在于:所述的Mn/S > 20。
【專利摘要】本發明公開了一種耐磨超硬高速鋼，屬于機械制造領域。一種耐磨超硬高速鋼，所述的質量比例如下，C1.2%-1.8%；Si0.5%-2.2%；Mn0.2%-0.6%；Al0.6%-3.2%；Cr4.6%-7.4%；Mo1.5%-2.6%；V2%-3.2%；W3.3-4.8%；Nb0.3-1.8%；P≤0.03%；S≤0.03%；其余為Fe。本發明減小了W和Mo，加入比原先多的Si，Si的加入使得碳化物尺寸減小，經過特別的回火等工藝，使得硬度增加，在減少了高成本的W和Mo，加入了低價格的Si，使得整體材料成本降低，且硬度好，耐磨性能強；通過配比只需要進行一次的回火即可充分的對材料進行回火工序，節約了工時和能源，可靠性好。
【IPC分類】C22C38/34, C22C38/26, C22C38/36
【公開號】CN105296868
【申請號】CN201410843817
【發明人】李大志
【申請人】蕪湖金龍模具鍛造有限責任公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年12月31日