无钴超硬高速工具钢制造技术

本发明专利技术涉及到高速工具钢中的超硬高速工具钢，主要适用于制造各种切削刀具、模具和耐磨机械零部件等，特别适用于取代目前常用的钴超硬高速工具钢Ｗ２Ｍｏ９Ｃｒ４ＶＣｏ８（简称Ｍ４２），用于难切削材料加工和精密加工。本发明专利技术所述无钴超硬高速工具钢的化学成分（重量％）为：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，余为Ｆｅ。本发明专利技术所述无钴超硬高速工具钢的机械性能、切削性能等各项指标经试验检测均达到或超过了国家标准对Ｍ４２的要求。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到高速工具钢中的超硬高速工具钢。高速工具钢主要用于制造各种切削刀具、模具和耐磨机械零部件。根据其制成刀具热处理后的硬度和使用条件的不同，又分为通用高速工具钢和超硬高速工具钢两大类。一般来讲，淬回火硬度在HRC66以下的用于一般机械加工的高速工具钢称为通用高速工具钢，而淬回火硬度在HRC66以上的用于难切削材料加工或精密加工的高速工具钢称为超硬高速工具钢。所谓超硬高速工具钢实际上就是硬度较高、红硬性较好、耐磨、耐腐蚀的高速工具钢。目前，常用的超硬高速工具钢主要有二种，一种是采用熔炼法生产的含钴超硬高速工具钢，其高硬度主要来源于成份，因此称之为钴高速工具钢，在这类超硬高速工具钢中，目前最常用的牌号是W2Mo9Cr4VCo8(简称M42)；另外一种采用特殊方法，如粉末冶金法、颗粒冶金法等生产制造，这类超硬高速工具钢，根据牌号不同，可含钴或不含钴，其高硬度主要来源于生产制造工艺带来的好的金相组织结构。前一类超硬高速工具钢中由于含有较高的钴，而钴又是战略资源，价格较高，因此成本也就较高。而后一类超硬高速工具钢由于采用了特殊的生产制造工艺，使得生产成本增加，因此钢材的成本也就较高。随着机械加工业的飞速发展，对超硬高速工具钢的需求日益增加，因此，材料工作者们都在寻求生产制造工艺较为简便，原材料价格又较为便宜的超硬高速工具钢。本专利技术提出一种名义牌号为W7Mo7Al的无钴的超硬高速工具钢。该材料不含钴，不需要采用特殊的生产制造工艺，而采用普通的熔炼-电渣重熔-锻造-轧制或熔炼-锻造-轧制的工艺；当生产大规材或者是在锻压比足够的情况下，也可以直接锻造成材，并可根据需要拉拔成丝材。本专利技术所述的W7Mo7Al超硬高速工具钢的具体化学成分为(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，余为Fe。高速工具钢要达到超硬水平，必须增加奥氏体中的碳含量及合金度，使其在随后回火时，弥散析出二次碳化物，从而获得高硬度。碳化物类型、大小、形态及分布等直接影响到高速工具钢的硬度、韧性、红硬性等一系列性能。研究表明，Al的加入能显著提高高速工具钢的红硬性，有利于回火过程中，析出大量细小弥散，坚硬而不易长大的碳化物，碳化物总量也较通用高速工具钢多，Al固溶于基体中能起到固溶强化的作用，因此，在适当提高Mo、V含量，降低W含量的基础上，提高C含量至平衡，并添加Al元素，使得钢中碳化物含量增多，碳化物的分布、形态得到改善，从而提高了钢的淬回火硬度、红硬性、韧性等性能指标，使其在总体上保证了目前常用含钴超硬高速工具钢W2Mo9Cr4VCo8(简称M42)的性能指标，使本专利技术所述无钴超硬高速工具钢的各项性能指标达到或超过了国家标准GB9943-88中对M42的要求。特别适用于取代M42用于难切削材料加工和精密加工。本专利技术所述无钴超硬高速工具钢采用普通钢材生产方法，即采用电弧炉或感应炉熔炼、浇注成锭，然后，锻造成材或锻造开坯，再轧制成材，也可在锻造前增加一道电渣重熔工艺使钢锭质量提高，材质得到净化，组织得到改善，电渣重熔后，锻造成材或锻造开坯后，再轧制成材。还可根据需要在锻造、轧制或后续的拉拔加工中，使其成形为所需的棒材、板材、异型直条材、块状材或丝材。钢的锻轧温度为1050℃-1200℃，终锻终轧温度大于900℃，成品钢材的退火温度为800℃-900℃，淬火温度为1150℃-1250，回火温度为500℃-600℃。本专利技术所述无钴超硬高速工具钢，淬回火硬度可达HRC67-69,600℃时的红硬性为HRC65.5-66，αk值为15-25J/cm2，σbb为1800-2600N/mm2，切削试验表明，在切削速度VC＝20m/min，磨钝标准取VB＝0.25mm情况下，M42的刀具寿命为118min，本专利技术所述无钴超硬高速工具钢为119min，在切削速度VC＝30m/min，磨钝标准取VB＝0.3mm的情况下，M42刀具寿命为40min，本专利技术所述无钴超硬高速工具钢为41min。实施例根据本专利技术所述无钴超硬高速工具钢成份，采用感应炉熔炼，其具体化学成份如表1所述，冶炼后，经电渣重熔，锻造开坯，轧制成园条，经热处理后，按国家标准取样，对淬回火硬度、红硬性、抗弯强度、冲击韧性进行测定，其结果分别列入表2、表3、表4中。为便于比较，将M42钢在相同条件下的测试数据也一同列入相应的表中。表1本专利技术所述无钴超硬高速工具钢的化学成份 表2本专利技术所述无钴超硬高速工具钢淬回火温度与硬度关系(不同温度淬火、在550℃回火×1h×3次) (单位HRC) 表3本专利技术所述无钴超硬高速工具钢的红硬性 表4本专利技术所述无钴超硬高速工具钢抗弯强度与冲击韧性权利要求1.一种无钴超硬高速工具钢，其特征在于该钢种的化学成份(重量％)为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，余为Fe。全文摘要本专利技术涉及到高速工具钢中的超硬高速工具钢,主要适用于制造各种切削刀具、模具和耐磨机械零部件等,特别适用于取代目前常用的钴超硬高速工具钢W2Mo9Cr4VCo8(简称M42),用于难切削材料加工和精密加工。本专利技术所述无钴超硬高速工具钢的化学成分(重量%)为: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,余为Fe。本专利技术所述无钴超硬高速工具钢的机械性能、切削性能等各项指标经试验检测均达到或超过了国家标准对M42的要求。文档编号C22C38/46GK1274764SQ99114880公开日2000年11月29日 申请日期1999年5月20日 优先权日1999年5月20日专利技术者王兴甫, 瞿国鸿, 彭晟, 邹宗跃, 何开文 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司, 重庆钢铁研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无钴超硬高速工具钢，其特征在于该钢种的化学成份（重量％）为：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，Ａｌ ０．０６－２．００，余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴甫，瞿国鸿，彭晟，邹宗跃，何开文，
申请(专利权)人：重庆钢铁集团有限责任公司，重庆钢铁研究所，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]