一种新型9SiCrAlBN合金工具钢制造技术

本发明专利技术提供的新型9SiCrAlBN合金工具钢，所述工具钢含C、Si、Mn、Cr、Al、B、Na、Mg、N和氮化物，其改进之处在于，按质量份计，C：0.8～1.0；Si：0.3～1.8；Mn：0.3～1.8；Cr：0.6～1.4；Na：0～0.006；Mg：0～0.003；Al：0.8～1.8；B：0～0.10；N：0.01～0.10；氮化物0.01～0.08；余量为Fe以及不可避免的杂质，和现有技术比，本发明专利技术提供的新型9SiCrAlBN的优异效果是保持了冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1的机械性能，又大大降低了淬火温度，节省了大量能源。

【技术实现步骤摘要】
一种新型9S i CrAIBN合金工具钢
本专利技术涉及一种合金工具钢，具体讲涉及一种加Al、B、N和氮化物及Na、Mg的合金钢。
技术介绍
在碳素工具钢的基础上加入合金元素而形成的合金钢，简称工具钢。常用的中国牌号的量具钢有9SiCr、8MnSi、Cr2和9Cr2等。与碳素工具钢比，合金工具钢淬透性好，热处理开裂倾向性好、耐磨性与耐热性高，可以适应不同用途需要。广泛用于碳工具钢性能不能满足要求的各种工具。例如板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铣刀、切削工具、冷轧辊、钢印、 冲孔凿等。这种钢具有淬火温度低，变形小等特点，但由于钢加合金含量小，同冷作模具钢 Crl2、Crl2MolVl比，其耐磨性、强度差距较大，且铬、钨、钒为贵重金属，冶炼过程中消耗能量较多，且加入铬、钥、钒使钢的淬火温度提高，不适合环保，不是节能性产品，这些金属又为稀缺性战略资源。本专利技术人经长期大量研究发现，加入低熔点的Al、Na、Mg和氮，合成金属陶瓷类 (BN、AlN和TiN)可有效提高钢的耐磨性和强度，使9SiCr的强度等性能提高了，达到甚至超过Crl2、Crl2MolVl，使用范围更加广泛，更经济、环保、节约资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种在合金工具钢9SiCr中加入Na、Mg、Al、N及氮化物类(BN、AIN、TiN等)大幅度提高耐磨性和强度的合金工具钢，代替冷作模具钢Crl2、 Crl2MolVl。本专利技术的技术方案中加入低熔点Na、Ma、B、Al，但不含这些化合物的氧化物杂质，不但S < O. 008%和PS O. 03%，而且氧化物总量OS O. 003%。钠本专利技术人经长期试验、研究发现钠细化晶粒的同时，可在低熔点下在钢中形成 Na2S，使其单质S有效固溶成高熔点Na2S，从而改变S在钢中的性能和形态尺寸。镁在提高钢的抗氧化性的同时，低熔点金属Mg使其在退火锻打加热过程中，析出的Mg金属与基体共格的有害低熔点Sn、Pb、As、Sb、Bi等元素形成的二元合金成为较高熔点的金属间化合物，同时改变低熔点元素的尺寸和形式。铝能细化钢铸态组织、减少小技晶臂间距。通过改变碳化物的尺寸和分布更有效地阻止奥氏体晶粒长大，可以促进残余奥氏体向马氏体转变、提高回火硬度，降低回火温度。在韧性损失小的情况下，提高了钢材的抗弯强度和耐磨性。同时具有良好的抗氧化性倉泛。硼有利于抑制钢的r-a相变，显著抑制珠光体的形成，提高贝氏体的含量，在细化贝氏体的亚结构的同时，提高了强度并保持良好的低温韧性。钢中加入适量的硼，可增加钢在高温下的持久寿命，及提高钢的综合性能和淬透性。氮化物主要添加在奥氏体钢中以提高其强度和耐蚀性，而在低合金高强度钢中， 氮也被作为微合金化元素，通过形成微合金化碳，氮化物起到强化作用。钢中的氮化物比碳化物具有更高的稳定性，析出相中弥散的细小M(C. N)型氮化物强化效果明显提高。回火后形成弥散的碳氮化物析出相促进二次硬化，到一定数量时甚至具有三次硬化的功能。氮以间隙溶质原子的形式存在于基体中，具有细化晶粒、产生固溶强化和缩短二次枝晶臂间距、降低晶内偏析、改善夹杂物分布，提高钢的机械强度、改善冲击韧性和耐磨性的功能。固溶态氮，可降低奥氏体中的密排不完全位错，限制含间隙杂质原子团的位错运动，强化效应比碳强。固溶氮与碳、镍的作用相似，能扩大r相互并使奥氏体稳定化。固溶氮可提高材料的淬透性，在同样的淬火工艺下淬硬层更深，同时使芯部组织得到一定程度的改善。氮原子在残余奥氏体中存在短程有序，不需要长距离扩散，易于首先析出(FeCr)2N; 可降低回火温度。9SiCr合金工具钢材存在着合金元素少,耐磨性强度差的缺点,且使用寿命大大低于冷作模具钢Crl2、Crl2MolVl。对I 3吨中频冶炼后，经二次冶炼加入Na、Mg、Al、B、N 和金属陶瓷类(BN、AlN、TiN等)后，经锻造、退火、淬火和回火处理，使用寿命比传统9SiCr 合金提高5倍以上，硬度超过Crl2、Crl2MolVl。本专利技术的目的是提供一种改进的9SiCrAlBN合金工具钢，另有说明除外，本申请中所述量为重量份计。本专利技术提供的改进的9SiCrAlBN合金工具钢，既保持了冷作模具钢的机械性能， 又大大降低了淬火温度，节省了大量能源。本专利技术提供的9SiCrAlBN合金工具钢，所述工具钢含C、Si、Mn、Cr、Al、B、Na、Mg、N 和氮化物，其改进之处在于，按质量份计，C :0. 8 I. O ；Si 0. 3 I. 8 ；Mn 0. 3 I. 8 ;Cr :0.6 I. 4 ；A1 0. 8 I. 8 ；Na 0 0· 006 ；Mg 0 0· 003 ；B 0 0· 10 ；N 0. 01 0. 10 ; 氮化物0. I 0. 08 ;余量为Fe以及不可避免的杂质。本专利技术提供的优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，含C 0. 9 ；Si 1. 4 ；Mn 0. 4 ；Cr 1.I ；Na 0. 005 ；Mg 0. 002 ；A1 1. 0 ；B 0. 06 ；N 0. 05 及氮化物 0. 03。本申请提供的第二优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C:0. 85 0. 95 ;Si I. 2 I. 6 ；Mn 0. 3 O. 6 ；Cr 0. 6 I. 4 ；Na 0. 003 0· 006 ；Mg 0. 001 O. 003 ；A1 0· 8 I. 2 ;B 0. 03 0· 08 ；Ν 0. 02 O. 10 及氮化物 O. 02 O. 07。本申请提供的第三优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C:0. 85 O. 95 ;Si I. O I. 8 ；Mn 0. 3 I. 2 ；Cr 0. 6 I. 4 ；Na 0. 003 0· 006 ；Mg 0. 001 O. 003 ；A1 0· 8 I. 2 ;B 0. 03 0· 08 ；Ν 0. 01 O. 10 及氮化物 O. 06 O. 08。本申请提供的第四优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C:0. 85 O. 95 ;Si I. 2 I. 6 ；Mn 0. 3 O. 6 ；Cr 0. 6 I. 4 ;A1 :1. 2 I. 6 ;B 0. 03 0. 08 ；N 0. 01 0. 08 及氮化物O. 01 O. 06。本申请提供的第五优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C:0. 85 O. 95 ;Si I. 2 I. 6 ；Mn 0. 3 O. 6 ；Cr 0. 6 I. 4 ；Mg 0. 001 0· 003 ；A1 0. 8 I. 2 ;Β 0. 03 0.08 ；Ν 0. 01 O. 08 及氮化物 O. 02 O. 06。本申请提供的第六优选的9SiCrAlBN合金工具钢中，其中，含C:0. 85 O. 95 ;Si 1.2 I. 6 ；Mn 0. 3 O. 6 ；Cr 0. 6 I. 4 ；Na 0. 003 0· 006 ；A1 0. 8 I. 2 ;Β 0. 03 O.08 ；Ν 0. 01 O. 08 及氮化物 O. 02 O. 05。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型9SiCrAlBN合金工具钢，所述工具钢含C、Si、Mn、Cr、Al、B、Na、Mg、N和氮化物，其特征在于，按质量份计，C：0.8～1.0；S：0.3～1.8；Mn：0.3～1.8；Cr：0.6～1.4；Na：0～0.006；Mg：0～0.003；Al：0.8～1.8；B：0～0.10；N：0.01～0.10；氮化物0.1～0.08；余量为Fe以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周畅超，赵春芳，周章龙，应振强，舒泫淏，周向儒，
申请(专利权)人：周畅超，
类型：发明
国别省市：