一种热处理的含钒高硼高速钢及其热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种热处理的含钒高硼高速钢及其热处理方法，在1010～1060℃条件下，对含钒高硼高速钢进行淬火处理，得到淬火处理件；再将淬火处理件进行两次回火处理，空冷至室温后得到热处理的含钒高硼高速钢。本发明专利技术通过添加钒及热处理工艺改善了硼碳化物的形态，促进基体强化，获得强韧性优异的含钒高硼高速钢，将经过热处理的含钒高硼高速钢应用于实际生产中，将更加适应恶劣的工况条件。将更加适应恶劣的工况条件。将更加适应恶劣的工况条件。

【技术实现步骤摘要】
一种热处理的含钒高硼高速钢及其热处理方法


[0001]本专利技术属于合金热处理
，具体涉及一种热处理的含钒高硼高速钢及其热处理方法。

技术介绍

[0002]高速钢是一种具有二次硬化性能的耐磨、耐热工具钢，适用于高速切削。高速钢中含有大量的强碳化物形成元素，具有硬度高、耐磨及耐热性能优异等特点。而高硼高速钢是在普通高速钢的基础之上加入适量的硼元素并降低高速钢中Mo、W等合金元素含量而形成的一种新型高速钢。高硼高速钢硬度高，是一种理想的轧辊材料，稳定高硼高速钢组织中的硼化物类型并降低合金元素含量，从而提高合金的性能。高温淬火回火热处理通过改变内部显微组织结构，是有效提高高速钢硬韧性的重要手段。对高硼高速钢来说，其性能不仅与成分有关，还与热处理有很大关系。硼在高速钢中的溶解度非常小，大部分硼在高速钢中以硬度高、稳定性好的硼碳化物析出，硼碳化物粗大，呈连续网状分布，致使晶界脆化，导致强度和韧性降低。因此，有必要通过合金化及辅以随后的热处理工艺，使合金组织中的硬质相在热处理之后由连续分布的网状硼碳化合物转变为孤立分布的颗粒状，并在高温作用下硬质相边缘溶解，促使回火过程中弥散析出细小二次强化粒子，形成强韧性金属基体和圆整孤立硬质相共存的复相合金组织，促进合金的强韧化和高硬度。
[0003]钒元素是提高高速钢耐磨性及红硬性的重要合金化元素，它是强碳化物形成元素。高速钢中的钒部分溶于基体，形成具有高硬度、高热稳定性的细小碳化物相。此外，弥散细小的碳化钒可以作为奥氏体的形核质点，具有细化组织和强化钢基体的作用。含钒高硼高速钢的热处理工艺改进将进一步提升高硼高速钢的综合力学性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种热处理的含钒高硼高速钢及其热处理方法，通过添加钒及热处理工艺改善了硼碳化物的形态，促进基体强化，获得强韧性优异的含钒高硼高速钢，将经过热处理的含钒高硼高速钢应用于实际生产中，将更加适应恶劣的工况条件。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种含钒高硼高速钢热处理方法，在1010～1060℃条件下，对含钒高硼高速钢进行淬火处理，得到淬火处理件；再将淬火处理件进行两次回火处理，空冷至室温后得到热处理的含钒高硼高速钢。
[0007]具体的，含钒高硼高速钢的成分按重量百分比计，包括：
[0008]C：0.37％～0.44％，B：1.44％～1.61％，Cr：4.77％～4.83％，Si：0.58％～0.68％，Mn：0.61％～0.80％，W：1.16％～1.24％，Mo：0.63％～0.67％，Ti：0.07％～0.12％，Al：0.58％～0.63％，V：1.00％～3.00％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
[0009]具体的，淬火处理的保温时间为110～150min。
[0010]具体的，淬火处理的冷却方式为室温油冷。
[0011]具体的，第一次回火处理的温度为从室温升高至510～550℃，升温时间为100～130min。
[0012]具体的，第一次回火处理的保温时间为1.5～2.5h。
[0013]具体的，第二次回火处理的温度为从室温升高到450～490℃，升温时间为100～130min。
[0014]具体的，第二次回火处理的保温时间为3.5～4.5h。
[0015]本专利技术的另一技术方案是，一种热处理的含钒高硼高速钢。
[0016]具体的，室温硬度为63.4～66.2HRC。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0018]本专利技术一种含钒高硼高速钢热处理方法，通过进行淬火及两次回火处理，改善了高硼高速钢的性能，使得其具有较高的硬度，以及良好的耐磨性，为含钒高硼高速钢在恶劣工况下的进一步应用开辟了新的思路，淬火待处理件的热处理温度为1010～1060℃，使得硼碳化物部分溶解，出现颈缩、局部断裂，在高温扩散溶解及界面张力驱动下团球化和孤立化，有利于改善硼化物形态，提高其强韧性，而且溶解的合金元素溶于奥氏体中，提高合金的淬透性，合金基体向强韧马氏体基体转变，使硼碳化物获得了良好的支撑作用，获得硬度高、耐磨性良好的含钒高硼高速钢，回火后进行空冷，使得回火处理件能够在空气中冷却足够时间，保证工件内外充分冷却，得到性能优良的含钒高硼高速钢热处理件。
[0019]进一步的，添加0.37％～0.44％的碳,可以与合金形成碳化物，提高合金的硬度与耐磨性，使其更固溶于基体。而添加1.44％～1.61％的B，可以得到较为理想的共晶硼化物，使得其组织性能较为优良。添加0.61％～0.80％的Mn，可以改善钢的质量，消除其热脆性，同时避免因Mn含量过多而导致的材料过热敏感性和回火脆性。添加0.58％～0.68％的Si，可以细化组织，提高铁素体和奥氏体的硬度和强度，显著提高材料的弹性极限、屈服强度和屈强比。添加1.16％～1.24％的W，可以提高高速钢的热硬性，获得高钨的马氏体。添加0.63％～0.67％的Mo，可以提高高速钢的淬透性、热硬性及硬度。添加4.77％～4.83％的Cr，可以提高高速钢的淬透性。添加0.58％～0.63％的Al元素，可以提高高速钢的切削性能和高温抗氧化性能。添加0.07％～0.12％的Ti元素，可以改善高速钢组织结构，提高高速钢的强度和韧性。添加1.00％～3.00％的V元素，可以提高高速钢材料的耐磨性及红硬性，部分形成的碳化钒可以细化组织，同时起到强化钢的作用。
[0020]进一步的，保温时间为110～150min，使得淬火热处理件内外的温度均匀一致，奥氏体相变完成，且该保温时间使得组织不会出现脱碳和脱硼现象，组织相变充分，硼化物孤立分布均匀，更好的发挥淬火热处理的作用。
[0021]进一步的，淬火后进行室温油冷，使得淬火处理件冷却速度较慢，有利于减少工件的开裂倾向，保证其良好的淬火性能，促使细小、弥散二次硼碳化物的弥散析出。
[0022]进一步的，一次回火工艺为从室温升高到510～550℃，使得淬火工艺配合高温回火进行调质处理，调质处理后的含钒高硼高速钢工件获得一定的强度、硬度和良好的塑韧性配合的综合力学性能，升温时间为100～130min，保证含钒高硼高速钢回火处理件内外受热均匀，为进一步回火创造良好条件。
[0023]进一步的，一次回火保温时间为1.5～2.5h，使得高硼高速钢回火处理件表面与心
部温度均匀一致，固态相变时组织转变充分进行，完全消除淬火应力，提高回火热处理的性能。
[0024]进一步的，二次回火从室温升高到450～490℃，使得回火处理件获得高的屈服强度，进而获得高的弹性极限和疲劳极限良好的配合，从而进一步提高热处理件的综合性能，升温时间为100～130min，保证含钒高硼高速钢回火处理件内外受热均匀。
[0025]进一步的，二次回火保温时间为3.5～4.5h，通过延长回火保温时间来使得应力得到更充分的消除，回火也更加充分。
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钒高硼高速钢热处理方法，其特征在于，在1010～1060℃条件下，对含钒高硼高速钢进行淬火处理，得到淬火处理件；再将淬火处理件进行两次回火处理，空冷至室温后得到热处理的含钒高硼高速钢。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含钒高硼高速钢的成分按重量百分比计，包括：C：0.37％～0.44％，B：1.44％～1.61％，Cr：4.77％～4.83％，Si：0.58％～0.68％，Mn：0.61％～0.80％，W：1.16％～1.24％，Mo：0.63％～0.67％，Ti：0.07％～0.12％，Al：0.58％～0.63％，V：1.00％～3.00％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，淬火处理的保温时间为110...

【专利技术属性】
技术研发人员：马胜强，郭鹏佳，邢建东，吕萍，付沙沙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：