制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢及其制备方法和用于橡塑机械的螺杆技术

本发明专利技术提供了一种制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢及其制备方法和用于橡塑机械的螺杆，其中本发明专利技术橡塑机械螺杆专用耐蚀耐磨工具钢按质量百分比计包含C：1.0％‑1.5％；Si：0.55％‑1.0％；Mn：0.2％‑0.8％；W：0.05％‑0.2％；Mo：1.8％‑3.0％；Cr：15.4％‑18.0％；V：1.6％‑4.5％；Nb：1.05％‑1.5％；Co：0.05％‑0.5％；O：≤0.0025％；S≤0.01％；P≤0.03％；余量为铁和杂质，且该工具钢的碳化物组成为MC碳化物与M

Preparation of special corrosion-resistant and wear-resistant tool steel for screw in rubber and plastic machinery and its preparation method and screw for rubber and plastic machinery

【技术实现步骤摘要】
制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢及其制备方法和用于橡塑机械的螺杆
本专利技术涉及工具钢冶炼
，特别涉及一种制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢。本专利技术同时也涉及上述工具钢的制备方法，以及由该工具钢制成的用于橡塑机械的螺杆。
技术介绍
在某些严苛工况条件下，工具或零部件不仅经受运动部件或工作介质中硬的研磨颗粒直接接触引起磨损，还要经受潮湿、酸或其他腐蚀剂的腐蚀作用，以橡塑机械领域中的关键零部件如螺杆、套筒和螺杆头等为例，一方面由于塑料中陶瓷颗粒、玻璃纤维等硬质强化相的存在导致这些零部件磨损加剧，另一方面塑料中腐蚀性成分也对零部件产生化学腐蚀。为了使应用于这些特殊工况的零部件具备长的使用寿命，所使用的工具钢必须具有高的耐磨性能和耐蚀性能。此外，应用于该领域的工具钢还需具备良好的强度和韧性，以使之能够承受应用工况的压力和扭转力，且为了便于加工至所需形状和尺寸，工具钢还需具备足够的可加工性和可磨削性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，以可获得具备较好力学性能和耐蚀耐磨性的工具钢，而能够用于制作对耐腐蚀和耐磨损有较高要求的橡塑机械中的螺杆。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，按质量百分比计，该工具钢包括如下的化学组分：C：1.0％-1.5％；Si：0.55％-1.0％；Mn：0.2％-0.8％；W：0.05％-0.2％；Mo：1.8％-3.0％；Cr：15.4-18.0％；V：1.6％-4.5％；Nb：1.05％-1.5％；Co：0.05％-0.5％；O：≤0.0025％；S：≤0.01％；P：≤0.03％；余量为铁和杂质；且，所述橡塑机械用耐蚀耐磨工具钢的碳化物组成为MC碳化物与M7C3碳化物，其中MC碳化物类型为(V、Nb)C，M7C3碳化物类型为(Cr、Fe)C，所述MC碳化物的体积分数为2～4％；所述M7C3碳化物的体积分数为16～18％。进一步的，按质量百分比计，所述工具钢包括如下的化学组分：C：1.1％-1.5％；Si：0.55％-0.8％；Mn：0.2％-0.6％；W：0.05％-0.15％；Mo：1.8％-2.5％；Cr：15.4-16.0％；V：1.6-4.0％；Nb：1.05-1.2％；Co：0.05％-0.3％；O：≤0.002％；S：≤0.01％；P：≤0.03％；余量为铁和杂质。进一步的，至少1.5％体积分数的MC碳化物的尺寸≤2μm，MC碳化物的最大尺寸不超过8μm。进一步的，至少15％体积分数的M7C3碳化物的尺寸≤8μm，M7C3碳化物的最大尺寸不超过14μm。本专利技术的工具钢组分构成中除V之外，添加了与C亲和力更高的合金元素Nb，可进一步增加MC初生碳化物并减少富Cr碳化物析出，能够使更多的Cr固溶在基体中而为耐蚀性做出更多贡献，富Cr粗大碳化物的减少也改善了工具钢的热加工性，同时通过优化Mo的含量也可进一步提高工具钢的耐腐蚀性。因而本专利技术通过上述组分的设计可获得具备较好力学性能和耐蚀耐磨性的工具钢，以能够用于制作对耐腐蚀和耐磨损有较高要求的橡塑机械中的螺杆。本专利技术同时也提供了制备如上所述的制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢的制备方法，且所述制备方法包括如下的步骤：s1.电渣锭制备s1.1.将原料采用LF精炼，精炼渣系为CaO+CaF2+Al2O3，炉渣碱度控制在4.0-6.5之间，通电10-15min后渣料熔清，再向钢包中钢液喂入φ10mm-φ15mm的铝粒并吹入氩气，吹氩量在200～400NL/min，保持钢液温度在材料液相线+(100℃±20℃)，保温40～50min，完成初步脱O、脱S并吸附杂质；s1.2.采用VD真空脱气，并通过钢包底部吹氩搅拌，去除钢液中气体和杂质；s1.3.采用双极串联抽锭式结晶器的电渣炉，选用萤石粉+铝氧粉+石灰渣系，填入钢料及渣系且将自耗电极棒插入渣池中，进行充氩进入保护气氛，在外加电流作用下以形成钢液熔池，且同时向加渣器中充入2.5～4L/min的氩气及至加渣结束，熔炼过程控制电极插入深度进行恒渣阻控制，再在结晶器壁和水底箱冷却下使钢液逐渐凝固，得到电渣重熔锭；s2.锻打开坯采用多火次小变形量将电渣重熔锭锻打开坯，且每次变形量在5-20mm之间，每次加热温度在1150～1170℃，加热120min，共2火次锻打，开坯后轧制得到棒材；s3.热处理采用真空炉淬火+回火工艺对棒材进行热处理，真空炉真空度为10Pa，淬火加热时先经550～600℃和800～850℃两次预热，且淬火温度1100-1200℃、保温15min；回火温度540-560℃、保温2h，并回火处理2次；回火处理后回填6～8bar高纯氮气炉内冷却。进一步的，上述步骤s1.2中通过钢包底部吹氩搅拌包括如下阶段：第一阶段：氩气流量为100L/min进行弱搅拌，并伴随弱搅拌以10-20L/min速率逐渐将吹气量升至200L/min，直至达到极限真空度；第二阶段：达到极限真空度后，氩气流量调整至400L/min开始强搅拌，保持10-15min，完成VD真空脱气；第三阶段：VD真空脱气结束后，氩气流量调整至5-15L/min进行软搅拌静吹，处理时间30～40min。进一步的，步骤s1.3中，冷却时冷却水压在0.2-0.3Mpa，且进水温度≤环境温度+10℃。本专利技术上述制备方法获得的钢锭成分组织均匀、碳化物细小、纯净度高，可获得具备良好强度和韧性，同时有较好耐蚀耐磨性的工具钢，适用于制备橡塑机械中的螺杆。此外，本专利技术还提供了一种用于橡塑机械的螺杆，所述螺杆即由如上所述的工具钢制成。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实例1所制备的工具钢的微结构图；图2为本专利技术实例2所制备的工具钢的微结构图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本实施例首先涉及制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢。本实施例的上述工具钢，按质量百分比计其包括有如下的化学组分：C：1.0％-1.5％；Si：0.55％-1.0％；Mn：0.2％-0.8％；W：0.05％-0.2％；Mo：1.8％-3.0％；Cr：15.4-18.0％；V：1.6％-4.5％；Nb：1.05％-1.5％；Co：0.05％-0.5％；O：≤0.0025％；S：≤0.01本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，其特征在于，按质量百分比计，该工具钢包括如下的化学组分：/nC：1.0％-1.5％；/nSi：0.55％-1.0％；/nMn：0.2％-0.8％；/nW：0.05％-0.2％；/nMo：1.8％-3.0％；/nCr：15.4-18.0％；/nV：1.6％-4.5％；/nNb：1.05％-1.5％；/nCo：0.05％-0.5％；/nO：≤0.0025％；/nS：≤0.01％；/nP：≤0.03％；/n余量为铁和杂质；/n且，所述橡塑机械用耐蚀耐磨工具钢的碳化物组成为MC碳化物与M

【技术特征摘要】
1.一种制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，其特征在于，按质量百分比计，该工具钢包括如下的化学组分：
C：1.0％-1.5％；
Si：0.55％-1.0％；
Mn：0.2％-0.8％；
W：0.05％-0.2％；
Mo：1.8％-3.0％；
Cr：15.4-18.0％；
V：1.6％-4.5％；
Nb：1.05％-1.5％；
Co：0.05％-0.5％；
O：≤0.0025％；
S：≤0.01％；
P：≤0.03％；
余量为铁和杂质；
且，所述橡塑机械用耐蚀耐磨工具钢的碳化物组成为MC碳化物与M7C3碳化物，其中MC碳化物类型为(V、Nb)C，M7C3碳化物类型为(Cr、Fe)C，所述MC碳化物的体积分数为2～4％；所述M7C3碳化物的体积分数为16～18％。


2.根据权利要求1所述的制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，其特征在于，按质量百分比计，所述工具钢包括如下的化学组分：
C：1.1％-1.5％；
Si：0.55％-0.8％；
Mn：0.2％-0.6％；
W：0.05％-0.15％；
Mo：1.8％-2.5％；
Cr：15.4-16.0％；
V：1.6-4.0％；
Nb：1.05-1.2％；
Co：0.05％-0.3％；
O：≤0.002％；
S：≤0.01％；
P：≤0.03％；
余量为铁和杂质。


3.根据权利要求1或2所述的制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，其特征在于：至少1.5％体积分数的MC碳化物的尺寸≤2μm，MC碳化物的最大尺寸不超过8μm。


4.根据权利要求1或2所述的制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢，其特征在于：至少15％体积分数的M7C3碳化物的尺寸≤8μm，M7C3碳化物的最大尺寸不超过14μm。


5.如权利要求1所述的制备橡塑机械中螺杆的专用耐蚀耐磨工具钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下的步骤：
s1.电渣锭制备
s1.1.将原料采用LF精炼，精炼渣系为CaO+CaF2+A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠，梁敬斌，谢志彬，张巍，
申请(专利权)人：河冶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13