高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢，钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.6％，Si≤0.1％，Mn 0.4％～1.5％,Al≤0.06％，Ca 0.0005％～0.05％，Re 0.01％～0.5％，Cu 0.2％～1.0％，Mg≤0.05％，Ca/S≥0.3，Ca/Mg≥1，Ca/Re≥0.02，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术所生产的工具钢含Si量低，表面光洁，无晶界氧化层和脱碳层，无需热处理表面硬度45HRC以上,耐磨性优异；抗拉强度550MPa～650MPa，屈强比50％以下，180

【技术实现步骤摘要】
高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢及其生产方法


[0001]本专利技术涉及工具钢生产
，尤其涉及一种折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]常规工具钢由于碳含量高，热轧组织以珠光体为主，脆性大，不适合折弯加工形状复杂零件，折弯很小的角度即开裂。随着时代的发展，工具钢用途越来越广，不仅要求热处理后硬度37HRC以上，加工的形状也越来越复杂。为满足一些复杂零件的折弯加工需求，通常采用冷轧退火工具钢作原料，经多道次退火、冷轧才能满足折弯使用需求，生产成本高。热轧板的成分和组织是影响折弯性能和热处理硬度的主要因素，而表面氧化脱碳也是影响硬度和折弯性能的主要因素之一，而且通常情况下脱碳层深，打磨量大，导致生产效率低。目前高碳工具钢的表面脱碳层深度通常控制在板厚的2.0％左右，全厚度规格最好水平是不超过板厚的1.0％，而且板越厚越不易控制。
[0003]另一方面，热处理淬火产生油烟严重环境污染，且加热能源消耗大。
[0004]为适应时代发展，满足工具钢加工形状复杂零件的需求，减少表面打磨量，提高生产效率，降低成本，急需开发一种折弯性能优异、成本低、脱碳层深度小或表面无氧化脱碳层的高表面硬度工具钢，替代热处理工具钢。
[0005]公告号为CN104745786B的中国专利技术专利公开了“一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法”，涉及一种厚度为1
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2.5mm薄工具钢钢板的生产方法，不能满足厚规格工具用钢板的使用需求；其采用低温轧制、快冷到马氏体转变温度附近低温卷取，再回火得到回火索氏体降低强硬性的生产工艺，一方面对卷取机能力要求极高，另一方面卷取过程中发生马氏体相变，马氏体脆性极大，极易断带，且卷后要进行550～700℃高温回火处理，成本较高。该技术方案中控制脱碳深度不超过板厚的1％。
[0006]公告号为CN103173598B的中国专利技术专利公开了“一种免退火型中高碳钢板制造工艺”，公开号为CN102417959A的中国专利申请公开了“一种免退火处理热轧S45C板带的生产方法”，采用两相区或铁素体区低温大压下轧制，高温卷取堆垛，得到60％铁素体和部分球化珠光体，软化降低钢板硬度到80
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85HRB。上述工艺得到的钢板铁素体量多，块大，必须淬火回火才能使用，而且热处理后硬度低，不能满足高端工具钢的使用要求。
[0007]公开号为CN110499479A的中国专利申请公开了“一种电镀性能优异的高强栓紧带用钢及其制造方法”、公开号为CN110499447A的中国专利申请公开了“一种电镀栓紧带卡扣用钢及其制造方法”、公开号为CN111206179A的中国专利申请公开了“一种高疲劳寿命电镀板钩用钢及其制造方法”，主要通过控轧控冷控制钢板表面质量，使表面脱碳深度不超过板厚的1.5％，从而提高电镀性能。热轧板硬度均在100HRB以下，需要淬火、回火等多道热处理工序才能达到使用要求的37HRC以上硬度，成本高，且效率低。
[0008]公开号为CN105177430A的中国专利申请公开了“一种合金工具钢及其生产方法”，
涉及一种中碳工具钢，钢中含有：C 0.5％，Si 0.2％，Mn 0.5％，Cr 5.0％，Mo 2.3％，V 0.5％，S≤0.003％，P≤0.02％，该合金工具钢中加入Cr、Mo、V等合金较多，冶炼需采用电渣重熔浇注铸锭，成材率低，需要软化退火、球化退火、淬火、回火等多道热处理工序，成本高，不适于加工制造形状复杂的各类工具。
[0009]公告号为CN103506380B的中国专利技术专利公开了“一种降低高碳弹簧带钢脱碳层厚度的生产方法”，采用控制加热温度和炉内气氛、单道次轧制压下率、冷速的方法控制2.5
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3.55mm弹簧钢脱碳层深度不超过0.02mm。这种方法不适用于更厚规格钢板，而且加热炉内气氛、温度分段控制精度要求高，操作困难。
[0010]上述技术方案中提及的钢种及生产方法均未提及折弯性能，且都存在一定的缺陷，不能满足折弯且高表面硬度工具钢的使用需求。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢及其生产方法，克服现有技术中热轧工具钢因表面脱碳氧化严重、不适合折弯的问题，所生产的工具钢含Si量低，表面光洁，无晶界氧化层和脱碳层，无需热处理表面硬度45HRC以上,耐磨性优异；抗拉强度550MPa～650MPa，屈强比50％以下，180
°
折弯不开裂，折弯性能优异，生产效率高，成本低。
[0012]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0013]一种高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢，钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.6％，Si≤0.1％，Mn 0.4％～1.5％,Al≤0.06％，Ca 0.0005％～0.05％，Re 0.01％～0.5％，Cu 0.2％～1.0％，Mg≤0.05％，Ca/S≥0.3，Ca/Mg≥1，Ca/Re≥0.02，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0014]所述钢板的组织为球化率100％的索氏体组织，抗拉强度550MPa～650MPa，屈强比≤50％，180
°
弯曲不开裂。
[0015]所述钢板表面下弥散分布有直径不超过20nm的ReCuC硬化粒子层,该硬化粒子层深度不小于钢板厚度的10％，晶界氧化层和脱碳层深度均为0mm，退火后表面硬度45HRC以上，磨损率不超过40mg/km。
[0016]一种高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢的生产方法，工具钢的生产过程包括冶炼
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连铸
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铸坯处理
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轧制
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冷却工艺，其中：
[0017]1)冶炼工艺；
[0018]采用Al脱氧剂脱氧，精炼时钢中氧含量≤0.0020％后加Ca处理,Ca处理至少5分钟后再沿中包壁加其他合金，先加Re
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Mg合金，最后加Cu合金；
[0019]2)连铸工艺；
[0020]中包吹氩5～8分钟，控制浇注过热度≤25℃；连铸采用压下工艺和结晶器电磁搅拌，搅拌线圈采用纯碳材料，电磁搅拌1分钟～3分钟，电流强度1000A以上；压下量为10mm～30mm；连铸拉速1.0m/min～1.4m/min；
[0021]3)铸坯处理工艺；
[0022]铸坯下线缓冷72小时以上，轧制前采用步进式加热炉加热，步进式加热炉采用还原性气氛，预热段温度在500℃以上，加热段的加热温度为1200℃～1350℃，铸坯在炉总时
间为2小时～4小时；
[0023]4)轧制工艺；
[0024]所述轧制工艺包括粗轧、精轧和第三次轧制三个过程：
[0025]a)粗轧首道次压下率≥50％；
[0026]b)精轧采用不少于6道次的连轧方式，总压下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢，其特征在于，钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.6％，Si≤0.1％，Mn 0.4％～1.5％,Al≤0.06％，Ca 0.0005％～0.05％，Re 0.01％～0.5％，Cu 0.2％～1.0％，Mg≤0.05％，Ca/S≥0.3，Ca/Mg≥1，Ca/Re≥0.02，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢，其特征在于，所述钢板的组织为球化率100％的索氏体组织，抗拉强度550MPa～650MPa，屈强比≤50％，180
°
弯曲不开裂。3.根据权利要求1所述的一种高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢，其特征在于，所述钢板表面下弥散分布有直径不超过20nm的ReCuC硬化粒子层,该硬化粒子层深度不小于钢板厚度的10％，晶界氧化层和脱碳层深度均为0mm，退火后表面硬度45HRC以上，磨损率不超过40mg/km。4.如权利要求1～3任意一种所述高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢的生产方法，其特征在于，工具钢的生产过程包括冶炼
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连铸
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铸坯处理
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轧制
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冷却工艺，其中：1)冶炼工艺；采用Al脱氧剂脱氧，精炼时钢中氧含量≤0.0020％后加Ca处理,Ca处理至少5分钟后再沿中包壁加其他合金，先加Re
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Mg合金，最后加Cu合金；2)连铸工艺；中包吹氩5～8分钟，控制浇注过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉，王英海，张吉富，任俊威，丛志宇，王杰，马锋，刘志伟，张瑞琦，孙傲，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：