本发明专利技术提供了一种用于生产轧辊及辊环和导辊的高速工具钢，该钢种的化学成分为Ｃ：１．８－２．２；Ｓｉ：０．５－１；Ｍｎ：０．５－１；Ｓ：＜０．０５；Ｐ：＜０．０５；Ｃｒ：４－６；Ｖ：４－６；Ｍｏ：４－６；Ｗ：＜２；Ｎｉ：０．８－１．２；Ｎｂ：０．２；Ｔｉ：０．０５－０．１；Ｍｇ：０．００５－０．０１；ＲＥ：０．０５－０．１。本发明专利技术突出高碳、高钼、高钒，稀贵金属钨的含量从以往的２．０％以上降低到２．０％以下，同时把稀贵金属钴从材料中去除，节约了材料成本；本发明专利技术采用中频炉冶炼，普通卧式离心机铸造，普通高温电阻炉热处理，设备投入少，在离心铸造中采用树脂砂替代耐火涂料，工艺简单、脱模和清理方便、高效、节能、环保；同时采用钇基重稀土合金进行炉前变质处理，材料组织细密，实现了共晶化合物的弥散状分布，降低了组织应力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轧钢
，涉及一种无钴多元高速工具钢，是为各种线棒材轧机生产轧辊和辊环的一种高速钢新材料。本专利技术同时还涉及该无钴多元高速工具钢的制造方法。
技术介绍
当前，随着国内外轧钢技术和设备的发展，对轧机上各种材质的轧辊、辊环和导辊的要求越来越高。由于轧机轧制速度的提高，对辊环等作为高速线材轧机上的主要消耗工具，要求高硬度、高韧性、高热疲劳抗力和抗粘钢性，而传统轧机使用的碳化钨合金价格昂贵，导致较高的生产成本。国内外设备制造企业及研发部门围绕替代碳化钨合金材料开展了大量的生产研究工作，并取得突破性进展，部分成果进入生产领域。其中国外2003年研制成功高碳高钼高速钢应用在轧机轧辊上显示出优良的性能，性价比超过硬质合金，是当前国际耐磨耐热新材料发展的主流。中国专利文献CN1424423A和CN1264749A提出了一种含钴铝高速钢辊环的制造方法，但钴是稀有金属，含量大，造成生产成本很高，同时，淬火温度达到1160℃，高温热处理造成质量控制难度大。中国专利文献CN1174764提出了粉末冶金热压烧结成型的方法，但是生产工艺复杂，设备庞大。中国专利文献CN1454723A提出的一种高速钢复合辊环在制造方法中采用普通离心铸造，铸型中采用普通涂料，在铸造完成后的清理过程中脱模比较困难。中国专利文献CN1164379C提出的一种高速钢轧辊辊套的制造方法主要采用电渣重熔的方式生产，与本专利技术相比其设备投入大，能耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高硬度、高韧性，具有良好的红硬性要求的低成本无钴多元高速工具钢。本专利技术的另一目的是提供一种制造无钴多元高速工具钢的方法。本专利技术的目的通过以下措施实现 一种无钴多元高速工具钢，其特征在于其化学成分的重量百分比为C1.5-2.2 Si0.5-1Mn0.5-1 S＜0.05 P＜0.05Cr4-6 V4-6 Mo4-6 W＜2 Ni0.8-1.2Nb0.2 Ti0.05-0.1 Mg0.005-0.01RE0.05-0.1一种无钴多元高速工具钢的制造方法，依次包括以下工艺步骤①冶炼采用废旧高速钢、半钢料、生铁为原料，Mn、Cr、Ni、Mo、W合金在加料初期加入，钢水熔清后检验元素成分并进行合金成分调整，出炉前加入钒铁、钛铁和铌铁，用0.5-1％的Al对钢水进行脱氧；②炉前处理采用RE-Mg-Ti复合变质剂，在钢水包内加入钇基重稀土合金和2-4％的工业NaCO3，采用钢水冲入的办法进行钢水复合变质处理，钢水出炉温度1580-1620℃；③离心铸造采用树脂腹膜砂作为铸型涂料，一次涂挂；涂挂时离心机转速50-300转/min，金属型温度120-220℃；浇注时金属型温度为120-200℃；钢水浇注温度为1450-1500℃；浇注时离心机转速800-950转/min，浇注后变换离心机转速防止偏析；④退火退火工艺为850-870℃保温2小时，炉冷到720-740℃保温2小时，再炉冷到540-600℃保温4小时，然后随炉冷却，升温速度≤20℃/h；退火后硬度为HRC30-35；⑤粗加工预留加工余量2-3mm；⑥淬火控制温度升高速度在15℃/小时以内，采用980-1030℃高温淬火和70±5℃的油介质冷却；⑦回火回火温度为550-570℃。所述熔炼工艺中的原料为废旧高速钢30％、半钢料55％、生铁15％、其他合金元素按照需求量加入。所述炉前处理工艺是在浇包内预先放置有含RE、Mg和Ti的复合变质剂，变质剂颗粒尺寸为6-10mm；在钢水包底部加入钛铁、稀土合金并覆盖2-4％的工业NaCO3做变质处理，变质剂放在钢水冲击的另一侧；反应结束后表面覆盖保温剂，静置5-8分钟后进行浇注。在所述淬火工艺完成后进行预精加工，预留加工余量0.05-0.1mm，硬度达到HRC65。所述淬火工艺中在550℃和850℃进行两次等温保温。本专利技术与现有技术相比具有以下优点 1、本专利技术生产的高速钢中不含有稀贵金属Co，其他合金元素含量进一步减少，降低了生产成本。高速钢性能范围控制合理，硬度为HRC58-63，冲击韧性达到≥16J/cm2，经过实际使用表明轧钢量超过4000吨磨损量≤0.35mm，是普通高铬铸铁的7倍。2、本专利技术采用中频炉冶炼，普通卧式离心机铸造，普通高温电阻炉热处理，设备投入少，生产工艺简单。3、本专利技术采用树脂腹膜砂作为铸型涂料，具有挂涂方便，脱模容易，清理强度低，一次挂涂，不需要二次加热烘干，高效、节能低耗和环保的特点。4、本专利技术浇注过程采用变换离心机转速的工艺措施，控制合金内部组织分布，减少偏析。5、本专利技术采用YG6X、YG6A、YD15等特殊刀具进行机械加工，切削速度快，精度高。6、本专利技术采用特制立方氮化硼合金砂轮进行精磨，操作简单。7、本专利技术采用钇基重稀土合金进行炉前变质处理，材料组织细密，实现了共晶化合物的弥散状分布，降低了组织应力。具体实施例方式(一)高速钢的化学成分设计1、碳碳在高速钢辊环中，一方面要保证与碳化物形成元素钨、钒、铬、铌等形成足够数量的碳化物，又要有一定的碳量溶入高温奥氏体中，使高速钢淬火后获得过饱和的马氏体，以此保证辊环工作层具有高的硬度和耐磨性，以及良好的高温硬度。因此，碳含量必须与钢中的其他合金元素相匹配，含碳量过高或过低都将对其性能有不利影响。若含碳量过低，则不能保证形成足够数量的合金碳化物；同时，在高温奥氏体和尔后的马氏体中的含量亦将减少，以致降低高速钢的硬度，耐磨性的高温硬度，与之相反，若碳量过高，则碳化物数量增加，同时基体组织中碳化物分布的不均匀性也增大，以致使高速钢的塑性降低、脆性增加，在使用过程中表面极易发生脆性剥落。此外也将使工艺性能变坏。本专利技术的材质中含碳量控制在1.5-2.2％中，以期获得较好的综合性能。2、钨、钼钨是提高高温硬度和耐磨性的主要元素，它在高速钢中既能形成碳化物，又能部分溶于固体中。溶于马氏体中的钨原子与碳结合力强，强烈阻碍它在回火时的析出，构成良好的回火稳定性，约在500-600℃时，钨才以碳化物的形态从马氏体中沉淀出来，导致钢的二次硬化。加热时，未溶的碳化物则起阻碍奥氏体晶粒长大的作用。但是钨高密度又严重影响了高速钢在凝固过程中的均匀性，钨的密度是19300kg/m3，极易在凝固时，尤其是采用离心铸造的凝固过程中产生偏析。钼的加入能急剧提高钢的淬透性和断面均匀性，防止回火脆性的发生，提高高速钢的回火稳定性，改善冲击韧度，增加抗热疲劳性能。而钼和钨是同族元素，结构与物理性能极其相近，可以互相代替，钼的密度为10200kg/m3，并且1％的钼可以替代1.6-2.0的钨，因此在以钼替代部分钨的高速钢中，一方面合金元素的加入量可以减少，同时通过多元合金减少偏析倾向，相应基体组织中碳化物分布的不均匀性也将减轻。高速钢中加入Mo使钢的包晶反应温度下降，反应剩下的液相减少，在更低的温度下形成的莱氏体较小，而且莱氏体的形态也发生了变化，这样可改善W系高速钢的致命的冶金缺陷——一次碳化物的不均匀性，降低了脆性。同时回火固溶的Mo可以阻止碳化物沿晶界析出，使高速钢强度和韧性提高。我们选用钨-钼复合型的高速钢，而且在化学成分匹配上基于保证碳化物均匀性以及获得较高的机械性能的考虑，在实际生产中，选钨含量为1.5-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无钴多元高速工具钢，其特征在于：其化学成分的重量百分比为：Ｃ：１．５－２．２ Ｓｉ：０．５－１Ｍｎ：０．５－１Ｓ：＜０．０５Ｐ：＜０．０５Ｃｒ：４－６ Ｖ：４－６Ｍｏ：４－６Ｗ：＜２Ｎｉ： ０．８－１．２Ｎｂ：０．２Ｔｉ：０．０５－０．１Ｍｇ：０．００５－０．０１ＲＥ：０．０５－０．１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇翔，冯文华，于忠武，邹小伟，
申请(专利权)人：酒泉钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]
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