一种耐寒工具钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种耐寒工具钢及其生产方法，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.30％～0.60％、Si≤0.5％、Mn 0.4％～1.5％、Cr 0.5％～2.0％、Mo 0.5％～2.0％、Ni 0.5％～1.5％、V 0.05％～0.5％、Al 0.02％～0.5％、N 0.003％～0.005％、Ca 0.0005％～0.005％，Si不为零，杂质元素B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用本发明专利技术生产的工具钢，热处理后

【技术实现步骤摘要】
一种耐寒工具钢及其生产方法


[0001]本专利技术属于工具钢生产
，涉及一种耐寒工具钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]随着各类工具加工制造业、农业和园林畜牧业机械化发展，冬季作业越来越多，对适合低温环境作业的工具及适合加工这类工具的钢材的需求也越来越多。普通工具钢一般碳含量高，脆性大，韧塑性差，低温环境下易开裂，使用寿命短。急需开发适合
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40℃以下低温高寒环境使用的工具钢。另一方面，钢材表面质量直接影响加工工具的生产工艺太冲击性能，高表面质量的钢材可以减少打磨量，提高加工制造生产率，降低生产成本，抗冲击。
[0003]一种耐低温铜管其制备方法，申请号201310715230.1，其化学成分的质量百分比为:C0.05
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0.15、Si0.1
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0.3、Ni2.2
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2.8、Cr1.5
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2.0、Mn0.8
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1.2、AI0.3
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0.6、Mo0.2
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0.4、Nb0.1
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0.2、Ti0.05
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0.15、Nd0.03
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0.05、Er0.02
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0.04、N0.004
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0.008、V0.002
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0.005、S≤0.01、p≤0.02，余量为Fe。具有很好的低温冲击韧性，能够在
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196℃以下的极低温区长期使用，但该钢种碳含量低，强度硬度低，耐磨性差不适合做工具钢。
[0004]一种高强耐低温钢及其生产方法，申请号20151072034 1.0，公开了：C 0.05
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0.2％、Si0.1
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0.26％、Mn0.60
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8.00％、Cr0.4
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0.8％、Mo0.12
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0.28％、Cu≤0.03％、Al0.02
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0.06％、Ti0.010
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0.018％、P≤0.012％、S≤0.005％、N0.004
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0.01％、O≤0.0012％、H≤0.00012％、Ca0.001
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0.005％、Sb0.0001
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0.0005％、Sn≤0.001％、As≤0.005％、B≤0.0010％、V≤0.08％、Nb≤0.03％，低温冲击功率显著，
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20℃冲击功值在260
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350J，
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40℃冲击功值在240
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300J。但其碳含量低，强度硬度低，耐磨性差不适合做工具钢。
[0005]一种双金属锯条背材用D6A热轧宽带钢及其生产方法，申请号201710014769.2，其化学成分的质量百分比为：C 0.45～0.55，Si 0.05～0.30、Mn 0.6～1.0、P≤0.025、S≤0.010、Cr 0.9～1.20、V 0.08～0.15、Ni 0.50～0.70、Mo 0.90～1.20、Al 0.05～0.15、N 0.007～0.015，余量为Fe。热轧宽带钢的规格为(3.0～8.0)
×
(960～1500)mm。210t转炉冶炼、钢包炉与真空炉精炼、板坯连铸机浇注，板坯热装热送，板坯进入加热炉的入炉温度大于400℃，板坯加热温度大于等于1200℃，热轧终轧温度860～920℃。轧后的带钢采用层冷稀疏冷却，卷取温度650～720℃。热轧钢卷入缓冷坑或缓冷罩缓慢冷却。断面为(3.0～8.0)
×
(960～1500)mmD6A热轧宽带钢，带钢厚度波动在
±
0.08mm以内，凸度＝45～55μm，同卷硬度差在6RHC以内,晶粒尺寸细小(≤5μm)，均匀。带钢显微组织为铁素体+退化珠光体+粒状贝氏体的混合组织，自表层至中心，晶粒尺寸极其细小，大小非常均匀，平均晶粒尺寸在5μm以下。该专利技术没有控制表面氧化脱碳手段，表面质量不佳，低温韧塑性差，不适合低温环境使用。转炉冶炼后需要LF精炼和RH真空处理双炉冶炼，成本高，效率低。
[0006]一种双金属锯条背材用冷轧带钢及其制造方法，申请号201811343856.3，热轧钢卷经软化退火、酸洗、全氢罩式炉球化退火、单机架可逆式冷轧机冷轧、抛光机组砂布抛光、全氢罩式炉退火、平整，得到成品；该专利技术基于普钢生产设备，解决表面脱碳与表层晶界氧化，退火还原的海绵铁难以酸洗，平直度控制不良等问题，实现高质量的低成本生产；所述
双金属锯条背材用冷轧带钢，铁素体平均晶粒尺寸为4～4.5μm，渗碳体尺寸为0.3μm以下，球化率95％以上；平均硬度为256～280HV；无半脱碳层，无晶界氧化层；宽度方向平直度为不超过宽度的0.5％。该专利技术退火次数多，成本高，低温韧塑性差，不适合低温环境使用。
[0007]上述现有技术提及的钢种及生产方法均存在一定缺陷，不适于加工低温环境作业工具需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种耐寒工具钢及其生产方法。采用本专利技术生产的工具钢，热处理后
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40℃低温环境下，硬度55HRC以上，屈服强度600MPa以上，冲击功30J以上，表面晶间氧化深度不超过20μm，低温环境下耐磨性和冲击韧性优异，使用寿命明显提升。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]一种耐寒工具钢，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.30％～0.60％、Si≤0.5％、Mn0.4％～1.5％、Cr 0.5％～2.0％、Mo 0.5％～2.0％、Ni 0.5％～1.5％、V 0.05％～0.5％、Al 0.02％～0.5％、N 0.003％～0.005％、Ca 0.0005％～0.005％，Si不为零，杂质元素B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中，100≤C/N≤150。
[0011]以下详细阐述本专利技术的结构用钢各合金成分作用机理，其中百分符号％代表重量百分比：
[0012]C是钢中主要的固溶强化元素，且本专利技术中需足量的C也N结合抑制表面脱碳和晶间氧化，C含量若低于0.38％，则很难保证钢板强硬性，另一方面C含量若高于0.60％，则强度过高，恶化钢的韧塑性，影响屈强比，成型性不好。因此，C含量要控制在0.30％～0.60％。
[0013]Mn价格相对便宜，是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素。锰和铁能无限固溶形成固溶体，提高硬度和强度，对塑性的影响相对较小。Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹影响工具钢的热成形性。同时Mn也是良好的脱氧剂并增加淬透性。钢中Mn含量低，不能满足高强硬性的要求，Mn含量过高偏析严重，影响焊接性能和成型性，且增加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，Mn含量应该控制在0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐寒工具钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.30％～0.60％、Si≤0.5％、Mn 0.4％～1.5％、Cr 0.5％～2.0％、Mo 0.5％～2.0％、Ni 0.5％～1.5％、V 0.05％～0.5％、Al 0.02％～0.5％、N 0.003％～0.005％、Ca 0.0005％～0.005％，Si不为零，杂质元素B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种耐寒工具钢，其特征在于，100≤C/N≤150。3.一种如权利要求1或2所述的耐寒工具钢的生产方法，其特征在于，包括：1)冶炼工艺：采用转炉冶炼、LF电炉精炼、RH真空处理；转炉出钢前钢水0.3％≤C≤0.50％；精炼硫含量≤0.010％以后添加Ca，RH真空处理20分钟以上；浇铸过热度20～30℃；连铸拉速0.8～1.4m/min，二冷水量0.15～0.35L/kg；2)铸坯处理工艺：铸坯热送热装，铸坯入加热炉前温度500℃以上；在炉总时间3～4小时；3)轧制工艺：粗轧每道次压下率15％～35％，温度1000～1250℃，钢带全长每道次轧制温度差≤30℃；精轧每道次压下率≤30％，轧制温度800～1100℃，钢带全长每道次轧制温度差≤20℃；4)冷却工艺：层冷冷却速度10～50℃/s，冷却到500～700℃卷取，以3～10℃/h冷速...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉，许成，王英海，佟欣儒，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：