一種無鈷高速鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成：C?1.5-1.7％，Cr?4.4-4.8％，Mo?4.8-5.2％，W?7.0-7.4％，V?3.2-3.6％，Nb?0.6-1.0％，Ti?0.2-0.4％，Si?0.5-0.7％，Mn?0.1-0.3％，N?0.06-0.1％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
【專利說明】一種無鈷高速鋼
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金【技術領域】，尤其涉及一種無鈷高速鋼。
【背景技術】
[0002]高速鋼是一種高合金鋼，熱處理后具有高熱硬性，當切削溫度高達600°C以上時，硬度仍無明顯下降，用其制造的刀具切削速度可達每分鐘60米以上，其硬度為63-65HRC。但聞速鋼中通常都含有Co兀素，由于Co價格昂貴,導致聞速鋼價格昂貴。
[0003]高速鋼的制造方法有兩種，一為傳統(tǒng)的鋼錠澆鑄，另一種則為利用粉末冶金方法制造。鋼錠澆鑄通常又分為二次精煉(EAF+LF+VD)或電渣重熔(ESR)兩類，上述方法中由于金屬液緩慢冷卻，造成合金的不均勻偏析和合金碳化物的粗大，從而影響到高速鋼的性能。雖然后續(xù)的熱作處理可改變及細化鋼錠的鑄造組織，減低不良影響，但卻無法消除原有的鑄造組織，因而對物理及機械性質(zhì)有負面的影響。為改善傳統(tǒng)高速鋼的質(zhì)量，特別是希望大直徑高速鋼碳化物顆粒尺寸能夠細小且分布均勻，阻止偏析產(chǎn)生，使得橫向及縱向的機械性質(zhì)勻一無差別。1965年,熔爐斯伯公司(Crucible)率先生產(chǎn)出一種組織均勻無方向性的鋼種。發(fā)展至今，粉末冶金制程已成為當今制造高性能工具鋼的主要方法。其主要原理是將已調(diào)配好合金成份的高溫熔融鋼液，在流出時加以高壓氮氣霧化，使其快速凝固成均勻的粉末顆料，然后經(jīng)過篩選并充填到已抽真空且密封的圓柱形鋼瓶中，進行熱均壓(HIP)，使鋼瓶內(nèi)的顆粒成為完全密實的材料，再直接經(jīng)由傳統(tǒng)鍛造、輥軋成不同形狀產(chǎn)品，如:圓棒、板材、片材和線材，以供工業(yè)界使用。
[0004]由于生產(chǎn)粉 末高速鋼具有較高的技術要求，目前全世界粉末高速鋼的生產(chǎn)廠家并不多，主要集中在美國、歐洲及日本，具有代表性的有美國熔爐斯伯(Crucible)，歐洲(ASSAB、Soderfors、Erasteel、Bohler> DSS、Carpenter),日本(Hitach1、Daido、Nach1、Kobe)。但是，粉末冶金的工序相當復雜，包括:熔煉、霧化、篩分、混批、封裝、冷等靜壓、熱等靜壓、熱鍛或熱軋、接觸封裝、熱處理等過程。這些工序進行過程中，需要熱等靜壓等設備昂貴的投資以及霧化裝置的尺寸要求比較大，而且粉末冶金材料的收得率比較低，能源利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種無鈷高速鋼，該高速鋼中不含Co元素，降低了原材料的成本，同時保持了現(xiàn)有高速鋼的性能，。
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]—種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C1.5-1.7%, Cr 4.4-4.8%, Mo 4.8-5.2%, W 7.0-7.4%, V 3.2-3.6%, Nb 0.6-1.0%, Ti
0.2-0.4%, Si 0.5-0.7%,Mn 0.1-0.3%, N 0.06-0.1%,S ^ 0.03%, P ^ 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0008]優(yōu)選，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C 1.55-1.65%, Cr4.5-4.7%,Mo 4.9-5.1%,W 7.1-7.3%, V 3.3-3.5%, Nb 0.7-0.9%, Ti 0.25-0.35%, Si
0.55-0.65%, Mn 0.15-0.25%, N 0.07-0.09%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0009]最優(yōu)選，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C 1.60%, Cr
4.6%, Mo 5.0%, W 7.2%, V 3.4%, Nb 0.8%, Ti 0.30%, Si 0.60%, Mn 0.20%, N
0.08%, S ^ 0.03%, P ^ 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0010]本發(fā)明各種合金元素的作用及配比如下:
[0011]碳:碳在高速鋼中是碳化物的形成元素，其對高速鋼的工藝性能和使用性能有十分重要的影響。由于強碳化物元素Nb的加入，形成難以溶解的MC型碳化物。通過提高碳的含量，以便更多V的碳化物在回火過程中析出，提高二次硬化效果。但碳含量過高，對淬火過熱、過燒敏感性及殘余奧氏體有負面影響，并且降低韌性，故本發(fā)明中碳含量為
1.5-1.7%。鉻(Cr):高速鋼中碳化物的形成元素之一，退火態(tài)中主要進入M23C6，對鋼的二次硬化也起重要作用。
[0012]鑰、鎢:高速鋼的主加合金元素，主要作用是形成一定數(shù)量的難以溶解的一次碳化物，使鋼可進行接近熔點的高溫淬火，并提高鋼的耐磨性；通過高溫固溶獲得高W(Mo)的馬氏體后，回火時M2C及MC脫溶形成足夠數(shù)量的二次碳化物，是二次硬化和紅硬性的主要因素。
[0013]釩和氮:釩高速鋼的主加合金元素，V對形成部分連貫的起著二次硬化作用的MC析出物的彌散分布起決定性的作用。本發(fā)明中添加的釩和氮組合，替代昂貴的鈷元素，形成二者的化合物，可以提高鋼的二次硬度、紅硬性及耐磨性。鈮和鈮:強碳化物形成元素，形成MC型碳化物，可用來部分代替V或W，將V的含量降至僅保持二次硬化的水平。利用Nb增加鋼中MC型碳化物，從而增強鋼的耐磨性。硅:作為脫氧元素加入。在低合金高速鋼中，公認對二次硬化及高溫硬度有利，但在含W較高的高速鋼中，Si不但對二次硬化無好處，而且由于促進粗大的一次碳化物MC的形成，對鋼的韌性不利。Si的其他負面影響還有:增加鋼的脫碳敏感性，略降低二次硬化峰值的溫度，促進非共格M6C碳化物在較高的回火溫度形成，對600°C以上的紅硬性不利。因此，本發(fā)明中嚴格限制其含量。硫(S):會形FeS，給鋼帶來熱脆性，控制S的含量在0.030%以下，并且含量越低越好。
[0014]磷(P):P在鋼液凝固時形成微觀偏析，隨后在奧氏體化溫度是偏聚在晶界，使鋼的脆性顯著增大?？刂芇的含量在0.030%以下，并且含量越低越好。錳(Mn):作為脫氧劑，還利于提高高速鋼鍛、軋的熱塑性，明顯減少坯材裂紋。
[0015]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016]I)通過調(diào)整高速鋼的化學成分，以釩和氮的組合替代價格昂貴的鈷元素，大幅降低成本，并起到與添加鈷元素同樣的技術效果。添加了合金元素鈮，使得這種高速鋼特點是硬度高，具有更好的耐磨性；廣泛應用于各種刀具，還可用于制作模具等，降低了粉末高速鋼的使用價格
[0017]2)采用噴射成型工藝，既克服了傳統(tǒng)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、能耗較高的不足，同時又兼有粉末冶金技術的優(yōu)點，從而大大提高了金屬材料的各種性能，其優(yōu)勢十分顯著和突出?！揪唧w實施方式】
[0018]實施例一
[0019]一種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C1.5%, Cr 4.8%, Mo 4.8%, W 7.4%, V 3.2%, Nb 1.0%, Ti 0.2%, Si 0.7%, Mn 0.1%,N 0.1%, 0.03%, P <0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0020]實施例二
[0021]一種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C1.7%, Cr 4.4%, Mo 5.2%, W 7.0%, V 3.6%, Nb 0.6%, Ti 0.4%, Si 0.5%, Mn 0.3%,N 0.06%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0022]實施例三
[0023]一種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C1.55%, Cr 4.7%，Mo 4.9%, W 7.3%，V 3.3%，Nb 0.9%, Ti 0.25%, Si0.65%, Mn
0.15%, N 0.09%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0024]實施 例四
[0025]一種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C
1.65%, Cr 4.5%, Mo 5.1%, W 7.1%, V 3.5%, Nb 0.7%, Ti 0.35%, Si0.55%, Mn
0.25%, N 0.07%, SS 0.03%，PS 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
[0026]實施例五
[0027]—種無鈷高速鋼，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C
1.60%, Cr 4.6%, Mo 5.0%, W 7.2%, V 3.4%, Nb 0.8%, Ti 0.30%, Si 0.60%, Mn0.20%, N 0.08%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
【權利要求】
1.一種無鈷高速鋼，其特征在于，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C 1.5-1.7 %, Cr 4.4-4.8%，Mo 4.8-5.2 %, W 7.0-7.4 %, V 3.2-3.6 %, Nb，0.6-1.0%, Ti 0.2-0.4%, Si 0.5-0.7%, Mn 0.1-0.3%, N 0.06-0.1%, S ^ 0.03%,P < 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
2.如權利要求1所述的一種無鈷高速鋼，其特征在于，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C 1.55-1.65%, Cr 4.5-4.7%, Mo 4.9-5.1%, W 7.1-7.3%,V 3.3-3.5%，Nb 0.7-0.9%，Ti 0.25-0.35 %, Si 0.55-0.65 %, Mn 0.15-0.25 %, N，0.07-0.09%, S^0.03%, PS 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用噴射成型的方法制備而成。
3.如權利要求2所述的一種無鈷高速鋼，其特征在于，該高速鋼的化學成分以重量百分數(shù)計由下列組份組成:C 1.60%, Cr 4.6%, Mo 5.0%, W 7.2%, V 3.4%, Nb 0.8%, Ti，0.30%, Si 0.60%,Mn 0.20%, N 0.08%, S ^ 0.03%, P ^ 0.03%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；該高速鋼采用 噴射成型的方法制備而成。
【文檔編號】C22C38/28GK103789639SQ201210433966
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權日:2012年11月2日
【發(fā)明者】談祁祥 申請人:無錫市金蕩機械廠