專利名稱：無鈷超硬高速工具鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到高速工具鋼中的超硬高速工具鋼。
高速工具鋼主要用于制造各種切削刀具、模具和耐磨機械零部件。根據(jù)其制成刀具熱處理后的硬度和使用條件的不同，又分為通用高速工具鋼和超硬高速工具鋼兩大類。一般來講，淬回火硬度在HRC66以下的用于一般機械加工的高速工具鋼稱為通用高速工具鋼，而淬回火硬度在HRC66以上的用于難切削材料加工或精密加工的高速工具鋼稱為超硬高速工具鋼。所謂超硬高速工具鋼實際上就是硬度較高、紅硬性較好、耐磨、耐腐蝕的高速工具鋼。目前，常用的超硬高速工具鋼主要有二種，一種是采用熔煉法生產(chǎn)的含鈷超硬高速工具鋼，其高硬度主要來源于成份，因此稱之為鈷高速工具鋼，在這類超硬高速工具鋼中，目前最常用的牌號是W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42)；另外一種采用特殊方法，如粉末冶金法、顆粒冶金法等生產(chǎn)制造，這類超硬高速工具鋼，根據(jù)牌號不同，可含鈷或不含鈷，其高硬度主要來源于生產(chǎn)制造工藝帶來的好的金相組織結構。前一類超硬高速工具鋼中由于含有較高的鈷，而鈷又是戰(zhàn)略資源，價格較高，因此成本也就較高。而后一類超硬高速工具鋼由于采用了特殊的生產(chǎn)制造工藝，使得生產(chǎn)成本增加，因此鋼材的成本也就較高。隨著機械加工業(yè)的飛速發(fā)展，對超硬高速工具鋼的需求日益增加，因此，材料工作者們都在尋求生產(chǎn)制造工藝較為簡便，原材料價格又較為便宜的超硬高速工具鋼。
本發(fā)明提出一種名義牌號為W7Mo7Al的無鈷的超硬高速工具鋼。該材料不含鈷，不需要采用特殊的生產(chǎn)制造工藝，而采用普通的熔煉-電渣重熔-鍛造-軋制或熔煉-鍛造-軋制的工藝；當生產(chǎn)大規(guī)材或者是在鍛壓比足夠的情況下，也可以直接鍛造成材，并可根據(jù)需要拉拔成絲材。本發(fā)明所述的W7Mo7Al超硬高速工具鋼的具體化學成分為(重量％)C 1.20-1.60，Si 0.20-0.60，Mn 0.10-0.60，P≤0.30，S≤0.30，Cr 3.00-5.00，V 1.00-3.00，W 6.00-8.00，Mo 6.00-8.00，Al0.06-2.00，余為Fe。
高速工具鋼要達到超硬水平，必須增加奧氏體中的碳含量及合金度，使其在隨后回火時，彌散析出二次碳化物，從而獲得高硬度。碳化物類型、大小、形態(tài)及分布等直接影響到高速工具鋼的硬度、韌性、紅硬性等一系列性能。研究表明，Al的加入能顯著提高高速工具鋼的紅硬性，有利于回火過程中，析出大量細小彌散，堅硬而不易長大的碳化物，碳化物總量也較通用高速工具鋼多，Al固溶于基體中能起到固溶強化的作用，因此，在適當提高Mo、V含量，降低W含量的基礎上，提高C含量至平衡，并添加Al元素，使得鋼中碳化物含量增多，碳化物的分布、形態(tài)得到改善，從而提高了鋼的淬回火硬度、紅硬性、韌性等性能指標，使其在總體上保證了目前常用含鈷超硬高速工具鋼W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42)的性能指標，使本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼的各項性能指標達到或超過了國家標準GB9943-88中對M42的要求。特別適用于取代M42用于難切削材料加工和精密加工。
本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼采用普通鋼材生產(chǎn)方法，即采用電弧爐或感應爐熔煉、澆注成錠，然后，鍛造成材或鍛造開坯，再軋制成材，也可在鍛造前增加一道電渣重熔工藝使鋼錠質量提高，材質得到凈化，組織得到改善，電渣重熔后，鍛造成材或鍛造開坯后，再軋制成材。還可根據(jù)需要在鍛造、軋制或后續(xù)的拉拔加工中，使其成形為所需的棒材、板材、異型直條材、塊狀材或絲材。鋼的鍛軋溫度為1050℃-1200℃，終鍛終軋溫度大于900℃，成品鋼材的退火溫度為800℃-900℃，淬火溫度為1150℃-1250，回火溫度為500℃-600℃。
本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼，淬回火硬度可達HRC67-69,600℃時的紅硬性為HRC65.5-66，αk值為15-25J/cm2，σbb為1800-2600N/mm2，切削試驗表明，在切削速度VC＝20m/min，磨鈍標準取VB＝0.25mm情況下，M42的刀具壽命為118min，本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼為119min，在切削速度VC＝30m/min，磨鈍標準取VB＝0.3mm的情況下，M42刀具壽命為40min，本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼為41min。
實施例根據(jù)本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼成份，采用感應爐熔煉，其具體化學成份如表1所述，冶煉后，經(jīng)電渣重熔，鍛造開坯，軋制成園條，經(jīng)熱處理后，按國家標準取樣，對淬回火硬度、紅硬性、抗彎強度、沖擊韌性進行測定，其結果分別列入表2、表3、表4中。為便于比較，將M42鋼在相同條件下的測試數(shù)據(jù)也一同列入相應的表中。
表1本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼的化學成份
表2本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼淬回火溫度與硬度關系(不同溫度淬火、在550℃回火×1h×3次) (單位HRC)
表3本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼的紅硬性
表4本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼抗彎強度與沖擊韌性
權利要求
1.一種無鈷超硬高速工具鋼，其特征在于該鋼種的化學成份(重量％)為C 1.20-1.60，Si 0.20-0.60，Mn 0.10-0.60，P≤0.30，S≤0.30，Cr 3.00-5.00，V 1.00-3.00，W 6.00-8.00，Mo 6.00-8.00，Al0.06-2.00，余為Fe。
全文摘要
本發(fā)明涉及到高速工具鋼中的超硬高速工具鋼,主要適用于制造各種切削刀具、模具和耐磨機械零部件等,特別適用于取代目前常用的鈷超硬高速工具鋼W2Mo9Cr4VCo8(簡稱M42),用于難切削材料加工和精密加工。本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼的化學成分(重量%)為:C1.20—1.60,Si0.20—0.60,Mn0.10—0.60,P≤0.30,S≤0.30,Cr3.00—5.00,V1.00—3.00,W6.00—8.00,Mo6.00—8.00,Al0.06—2.00,余為Fe。本發(fā)明所述無鈷超硬高速工具鋼的機械性能、切削性能等各項指標經(jīng)試驗檢測均達到或超過了國家標準對M42的要求。
文檔編號C22C38/46GK1274764SQ99114880
公開日2000年11月29日 申請日期1999年5月20日 優(yōu)先權日1999年5月20日
發(fā)明者王興甫, 瞿國鴻, 彭晟, 鄒宗躍, 何開文 申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司, 重慶鋼鐵研究所