一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法，属于炼钢技术领域。一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含如下组分：C 1‑1.07％、Si 0.3‑0.4％、Mn 0.2‑0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr 3.80‑4.20％、V 2.45‑2.60％、Mo 5.00‑5.20％、W 6.00‑6.20％、Co 1.80‑2.20％、余量为Fe。本发明专利技术具有更高的耐磨性和红硬性等加工性能，其淬回火硬度可达到67±1HRC的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法
本专利技术属于炼钢
，特别是一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法。
技术介绍
现有生产的材料中，用于制作切削工具的钨钼系高速钢W6+Co，其化学成分以重量百分比计(％)，分别为C：0.91～0.95，W：5.80～6.20，Mo：4.80～5.20，Cr：3.80～4.20，V：1.80～2.10，Co：1.80～2.20，Mn：0.20～0.40，Si：0.30～0.40，S：≤0.02，P：≤0.03，余量为Fe，其淬回火后硬度为65±1HRC。目前在制备切削刀具时往往采用硬度为66±1HRC的高速钢，国际上能满足该需求的材料分别为钨钼系高速钢M35和钼系高速钢M42，这两种材料都含有较高的钴元素，价格昂贵，分别是M2的2.5倍和5倍。因此，开发一种工艺性能好，性价比高的高硬度高耐磨性的高速钢就非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种新型高钒W6+Co高速钢材料，具有更高的耐磨性和红硬性等加工性能，其淬回火硬度可达到67±1HRC。本专利技术的第一目的可通过下列技术方案来实现：一种新型高钒W6+Co高速钢材料，其特征在于，材料中按质量百分比包含如下组分：C1-1.07％、Si0.3-0.4％、Mn0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr3.80-4.20％、V2.45-2.60％、Mo5.00-5.20％、W6.00-6.20％、Co1.80-2.20％、余量为Fe。本专利技术的另一目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，通过改进合金原料配比、优化生产工艺，在保持高韧性的前提下，获得了更高的耐磨性和红硬性等加工性能，其淬回火硬度可达到67±1HRC。本专利技术的第二目的可通过下列技术方案来实现：一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料，高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C1-1.07％、Si0.3-0.4％、Mn0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr3.80-4.20％、V2.45-2.60％、Mo5.00-5.20％、W6.00-6.20％、Co1.80-2.20％、余量为Fe；S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒；控制钢水主要化学成分、气体及有害元素含量；熔炼过程中，严格控制钢水中钨元素(W)含量为6.00-6.20％，钒元素(V)含量为2.45-2.60％，钴元素含量(Co)为1.80-2.20％。S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对电渣棒重熔，得到电渣锭；S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；由于电渣锭有应力集中等缺陷，采用长时间去应力退火工艺来降低其硬度，消除残余应力，减少冷裂，改善热塑性后进入下一道工序S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；锻机采用足够大的锻压比进行锻造，破碎高速钢中粗大的共晶莱氏体，改善碳化物的偏析效应，进一步改善组织均匀性。去除电渣锭内气孔、缩孔等缺陷，减小缩松，增加致密度；锻压比≥5；S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入库。进一步的，步骤S2中，LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线。与材料中的钒元素配合改善碳化物分布和细化碳化物晶粒大小，实现精确控制成分，提高钢水质量、改善浇铸状态。进一步的，步骤S6中，热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理。淬火是影响高速钢材料使用状态性能最敏感的工序，采用接近熔点的高温淬火温度对其进行热处理，保证淬火后马氏体中合金含量，从而提高其热硬性。进一步的，步骤S6中，在淬火之后进行高温回火。使马氏体中析出钒、钨碳化物以及二次碳化物弥散分布，产生二次硬化。在淬火之后进行至少二次高温回火。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、钒元素能显著提高材料的耐磨性，钒是高速钢常用元素中M-C结合能力最强的元素，与C元素结合形成MC型碳化物，其存在是保证高速钢硬度、红硬性和耐磨性等优异性能的前提。高速钢中MC型碳化物在稳定性和硬度两方面均属最高，在熔炼过程大多从液相中最先析出呈不规则的圆片状或条块状，经热塑性变形加工后呈颗粒状分散于一次碳化物条带中，对钢的摩擦特性产生很大影响。随着钒元素含量的提高，高速钢的抗磨损性将显著增加。2、钒元素能显著提高材料的二次硬化能力，成分配比时将高钒M42的钒元素含量控制在2.45-2.60％区间，在显著提高其耐磨性的同时兼顾切削加工性能。3、碳元素是合金碳化物形成的关键元素，合金元素含量的提高需相应提高碳含量，成分配比时在原有M42基础上提高了0.1％的碳含量。提高碳含量能提高材料硬度，但同时将使碳化物含量增多，颗粒增大，引起碳化物偏析。同时选择加入钴元素，钴与碳形成碳化物的结合能略低于铁元素，不单独形成碳化物，并且与铁有很好的互溶性，在退火态和淬火态下，钴元素绝大部分固溶于基体，在提高高速钢开始熔化温度的同时，不促使晶粒长大及其他过热过烧行为，有助于淬火时溶入更多碳化物，同时，钴同能减少淬火态残余奥氏体数量，并在回火时提高二次硬化析出率并降低其长大率，从而有效提高了高速钢的回火稳定性，细化晶粒，增加红硬性。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。案例1：一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含如下组分：C1％、Si0.3％、Mn0.2％、P0.01％、S0.01％、Cr3.80％、V2.45％、Mo5.00％、W6.00％、Co1.80％、余量为Fe。一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，包括以下步骤：S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料，高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C1％、Si0.3％、Mn0.2％、P0.01％、S0.01％、Cr3.80％、V2.45％、Mo5.00％、W6.00％、Co1.80％、余量为Fe；S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒；LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线；S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对电渣棒重熔，得到电渣锭；S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入库；热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理；在淬火之后进行高温回火。案例2：一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含如下组分：C1.07％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型高钒W6+Co高速钢材料，其特征在于，材料中按质量百分比包含如下组分：C1-1.07％、Si 0.3-0.4％、Mn 0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr 3.80-4.20％、V 2.45-2.60％、Mo 5.00-5.20％、W 6.00-6.20％、Co 1.80-2.20％、余量为Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型高钒W6+Co高速钢材料，其特征在于，材料中按质量百分比包含如下组分：C1-1.07％、Si0.3-0.4％、Mn0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr3.80-4.20％、V2.45-2.60％、Mo5.00-5.20％、W6.00-6.20％、Co1.80-2.20％、余量为Fe。


2.一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料，高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C1-1.07％、Si0.3-0.4％、Mn0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr3.80-4.20％、V2.45-2.60％、Mo5.00-5.20％、W6.00-6.20％、Co1.80-2.20％、余量为Fe；
S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢逸夫，
申请(专利权)人：浙江精瑞工模具有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33