喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢制造技术

本发明专利技术提供了一种喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢，其化学成分按质量百分比计包含：Si：0.5％

【技术实现步骤摘要】
喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢


[0001]本专利技术涉及一种沉淀硬化高速钢，尤其涉及一种喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢。

技术介绍

[0002]沉淀硬化钢是一种无碳铁基马氏体沉淀硬化工具合金，近此类钢具有良好的可磨削性和抗回火软化能力，尺寸稳定性好，被广泛应用于航空航天及海洋化工等领域。为了适用于在这些工况条件同时具备长的使用寿命，工具或者零部件必须具备良好的强韧匹配和高的耐腐蚀性能。
[0003]沉淀硬化钢的硬化效应是由于时效过程中析出的金属间化合物(即IMC)颗粒所致，能够提高沉淀硬化高速钢的抗回火软化能力。
[0004]目前沉淀硬化钢采用粉末冶金工艺制备，能够解决元素偏析问题从而获得均一的组织结构，相比传统铸锻工艺有大幅度提升，但粉末冶金工艺复杂、流程长、成本高，且现有沉淀硬化钢的耐蚀性难以满足需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种具有良好组织和优异性能的喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢，其特征在于，按质量百分比计，该钢包括如下化学组分：
[0008]Si：0.5％
‑
1.2％；
[0009]Cr：2.0％
‑
15.0％
[0010]Co：10.0％
‑
25.0％；
[0011]W：0％
‑
9.0％；
[0012]Mo：5.5％
‑
18.0％；
[0013](Mo+W/2)：10.0％
‑
20.0％；
[0014]余量为铁和杂质；且，所述沉淀硬化高速钢中的金属间化合物(即IMC相)为μ相，μ相的类型为(Fe,Co)7(Mo+W/2)6。
[0015]本专利技术通过合金成分的设计，从而提高钢的抗回火软化能力、韧性和耐蚀性。
[0016]具体而言，本专利技术中沉淀硬化高速钢中的Co(钴)的作用是固溶于基体中，使合金成为马氏体钢，从而比铁素体合金的硬度和强度提高了一个档次，Co含量的增加会适当降低钢的韧性，在本专利技术中Co元素含量范围是10.0％
‑
25.0％，优选为10.0％
‑
22.0％。
[0017]W(钨)的熔点高，增加了钢的强度和回火稳定性，高温蠕变抗力、增加钢的抗回火软化能力，使得钢在加工和使用过程中表层升温少，硬度下降少，在本专利技术中W元素含量范围是0％
‑
9.0％，优选为4％
‑
7.0％。
[0018]Mo(钼)的作用于W相同，能够完全取代W，且价格比W低。另一方面Mo含量越高，则μ相的开始析出温度越高，μ相的颗粒度也就越大，在本专利技术中Mo元素含量范围是5.5％
‑
18.0％，优选为6.5％
‑
16.0％。
[0019]Cr(铬)加入到钢中作用，一是能够粗化颗粒，使得红硬性有所下降，提高可加工性；另一方面部分Cr固溶于基体中，能够提高钢的耐腐蚀性和淬透性。在本专利技术中Cr元素含量范围是2.0％
‑
15.0％，优选为2.0％
‑
12.0％。
[0020]Si(硅)不是碳化物形成元素，而是作为一种脱氧剂和基体强化元素来使用，能够提高钢的强度和硬度，但是Si过多会使基体的塑性和韧性下降，本专利技术的Si含量控制在0.5％
‑
1.2％，且优选为0.5％
‑
1.0％。
[0021]作为上述方式的限定，按质量百分比计，所述喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢包括如下的化学组分：
[0022]Si：0.5％
‑
1.0％；
[0023]Cr：2.0％
‑
12.0％；
[0024]Co：10.0％
‑
22.0％；
[0025]W：0％
‑
7.0％；
[0026]Mo：6.5％
‑
16.0％；
[0027](Mo+W/2)：10.0％
‑
19.5％；
[0028]余量为铁和杂质。
[0029]为了达到更好的综合性能，本专利技术喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢中的各化学组分应控制在要求范围之内。
[0030]进一步的，至少80％体积分数的所述μ相的颗粒尺寸≤1.5μm。
[0031]进一步的，所述μ相的最大颗粒尺寸不超过7.0μm。
[0032]进一步的，所述喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢中所述μ相的体积分数为10
‑
19％。
[0033]进一步的，所述喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢的硬度为64HRC以上，无缺口试样冲击韧性值为10.0J以上。
[0034]本专利技术的喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢，采用喷射成形工艺制备高速钢得到发展，喷射成形的工作原理是在惰性气体的保护下，采用高压气体将熔融金属破碎成细小的金属熔滴，雾化的熔滴在飞行过程中冷却到半凝固状态，随后在接收器表面沉积并逐步长大成金属沉积坯，后续对沉积坯进行锻轧加工获得所需形状材料。本专利技术采用喷射成形工艺制备成分优化设计后的沉淀硬化高速钢，能够获得到理想的组织和性能。
[0035]本专利技术同时也提供了制备如上所述的喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢的制备方法，且所述制备方法具体包括如下的步骤：
[0036]a、按上述化学组成要求制备沉淀硬化钢钢液并转移至钢包；
[0037]b、通过加热钢包内钢液上表面覆盖的保护渣，维持钢液的过热度；在钢包底部通入惰性气体对钢液进行搅拌；
[0038]c、将钢液通过钢包底部的导流管以稳定流量流入预加热的中间包，待钢液进入中间包埋没导流管下端面时对钢液上表面施加保护渣；
[0039]d、对中间包进行持续补偿加热，维持钢液的过热度；
[0040]e、钢液从中间包进入喷射沉积室后采用惰性气体进行雾化沉积，在稳定出口压力下完成喷射沉积得到喷射沉积锭；喷射沉积过程中维持钢液温度和流量稳定，喷射沉积接收盘缓慢下降同时水平旋转，喷射沉积接收盘下降速度与喷射沉积锭生长速度保持一致使喷射沉积锭上端面高度恒定；控制气体进气、出气流量，保持喷射沉积室的惰性气体保护性氛围；
[0041]f、将喷射沉积锭转移至保护性气氛炉进行退火或直接转移至热锻开坯工艺环节。
[0042]g、采用室式炉进行均质化处理，出炉后采用多火次小变形量将喷射沉积锭锻打开坯，得到沉淀硬化高速钢棒材。
[0043]在喷射成形工艺过程采用全流程保护，以控制μ相形态，优化沉淀硬化高速钢的性能。
[0044]钢包的保护渣具有具备隔绝空气及导电加热的功能。钢包底部通过透气孔通入惰性气体，使钢包内不同位置钢液温度均衡，同时加速有害夹杂行的上浮去除。钢包底部的导流管一方面对钢液起导流作用，减少钢液流转过程中紊流产生，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢，其特征在于，其化学组分按质量百分比计包括：Si：0.5％
‑
1.2％；Cr：2.0％
‑
15.0％Co：10.0％
‑
25.0％；W：0％
‑
9.0％；Mo：5.5％
‑
18.0％；(Mo+W/2)：10.0％
‑
20.0％；余量为铁和杂质；且，所述喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢中的金属间化合物为μ相，μ相的类型为(Fe,Co)7(Mo+W/2)6。2.根据权利要求1所述的喷射成形耐腐蚀沉淀硬化高速钢，其特征在于，其化学组分按质量百分比计包括：Si：0.5％
‑
1.0％；Cr：2.0％
‑
12.0％；Co：10.0％
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠，张贝贝，邵青立，尤晓东，
申请(专利权)人：河冶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：