专利名称：一种低合金高速钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低合金高速钢，属于高速钢领域。
技术背景高速钢又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是 一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒等合金元素。其合金元素总量一般为10 25% 左右。它在高速切削产生高热情况下(约50(TC)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上，这就是 高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的 硬度，但当温度高于20(TC时，硬度便急剧下降，在50(TC硬度已降到与退火状态相似的程度 ，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬 性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具，如车刀、钴头、滚刀、机 用锯条及要求高的模具等。高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的 是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860 88(TC 。淬火时 由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800 85(TC预热(以免引起大的热应力)，然后迅 速加热到淬火温度1220 125(TC，后油冷。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥 氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐 磨性， 一般要进行2 3次回火，回火温度56(TC左右，每次保温约l小时。目前低合金高速钢的研究主要集中在如何提高钢的各种性能。如公开号为CN 1049189A，发明名称为"低合金高性能高速钢"发明专利公开了一种化学 成分(重量％)为C 0.85 1.05， W 3.0 5.0， Mo 2. 0 3. 5， Cr 3. 5 5. 0， V 1. 2 1. 8， Si 0.70 1.20， Mn 0. 20 0. 50， N 0. 02 0. 08， P《0. 030， S《0. 030，其余Fe的高速钢。 该钢通过增加Si含量提高硬度，但在耐磨性方面有欠缺。且该钢的W含量较高，增加了生产 成本。又如公开号为CN 1811003A，发明名称为"无Co超硬型高速钢"发明专利公开了一种 化学成分(重量％) C 1.0 1.20， W 6.5 7.5， Mo 3. 5 5. 0， Cr 3. 5 4. 5， V 1. 6 2. 2 ，Mn 0. 20 0. 60， Si 0. 6. 1. 20， N 0. 04 0. 10，其余为Fe的高速钢。该钢的鸭和硅含量 较高，虽然提高了钢的硬度，但韧性相对较低，综合性能偏低，且由于提高了合金元素鸭的含量，其生产成本偏高。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低，且性能达到M2钢水平的低合金高速钢本发明低合金高速钢，其化学成分重量百分比为C 0. 70 1.30， Si 0. 20 0. 60， Mn 0.20 0.60， W 1.0 2.9， Mo 1. 0 3. 5， Cr 3. 0 5. 0， V 1. 9 4. 0， N 0. 06 0. 20， P《 0.030%、 S《0. 030%，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明低合金高速钢，按照常规高速钢的冶炼方法即可制得，其包括如下步骤a、 冶炼冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为C 0. 70 1.30， Si 0. 20 0. 60， Mn 0.20 0.60， W 1.0 2.9， Mo 1. 0 3. 5， Cr 3. 0 5. 0， V 1. 9 4. 0， N 0. 06 0. 20， P《 0.030%、 S《0. 030%，其余为Fe及不可避免的杂质；b、 热处理a步骤所得合金钢经过退火、淬火、回火处理即得低合金高速钢；其中，退 火温度为860 88(TC;淬火时先在800 85(TC预热(以免引起大的热应力)，然后加热到淬火 温度1220 125(TC，后油冷；淬火后进行2 3次回火，回火温度56(TC左右，每次保温约l小 时。本发明低合金高速钢与现有高速钢相比，进一步细化了高速钢奥氏体晶粒，减少了残余 奥氏体量，并使钢中更容易形成稳定性较高的钒的碳氮化物和铬的氮化物。通过减少贵重合 金元素W、 Mo的用量，降低了生产成本。本发明低合金高速钢具有淬火加热温度敏感性小、 淬火硬度高、红硬性好，耐磨性高、使用寿命长等优点，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式
做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所 述的实施例范围之中。本发明低合金高速钢，其化学成分重量百分比为C 0. 70 1.30， Si 0. 20 0. 60， Mn 0.20 0.60， W 1.0 2.9， Mo 1. 0 3. 5， Cr 3. 0 5. 0， V 1. 9 4. 0， N 0. 06 0. 20， P《 0.030%、 S《0. 030%，其余为Fe及不可避免的杂质。进一步的，为了使本发明低合金高速钢的性能更好，本发明低合金高速钢的化学成分重 量百分比优选为C 0.7 1.30， Si 0.20 0.60， Mn 0. 20 0. 60， W 1. 0 2. 9， Mo 1. 0 3.4， Cr 3.0 5.0， V 2.1 4.0， N 0. 09 0. 20， P《0.030%、 S《0.030%，其余为Fe及不 可避免的杂质。进一步的，为了使本发明低合金高速钢的性能更好，本发明低合金高速钢的化学成分重量百分比更优选C 0.7 1.30， Si 0.20 0.59， Mn 0. 20 0. 60， W 1. 0 2. 9， Mo 1. 0 3.4， Cr 3.0 5.0， V 2. 3 4. 0， N 0.11 0.20， P《0.030%、 S《0.030%，其余为Fe及不 可避免的杂质。进一步的，如果本发明低合金高速钢的碳饱和度过低，则淬火组织中可能会出现不正常 的"黑色组织"，从而导致钢的硬度显著降低。因此，为了避免出现非正常的淬火组织，保 证高的硬度，本发明低合金高速钢的碳饱和度A优选为O. 78 1.20，其中，A= Cs/Cp， Cp = 0. 033W + 0. 063Mo +0. 060Cr + 0. 200V， Cs=C+N。公式中的W、 Mo、 Cr、 V、 C、 N均为该成分 在高速钢中的重量百分含量。本发明低合金高速钢，按照常规高速钢的冶炼方法即可制得，其包括如下步骤a、 冶炼冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为C 0. 70 1.30， Si 0. 20 0. 60， Mn 0.20 0.60， W 1.0 2.9， Mo 1. 0 3. 5， Cr 3. 0 5. 0， V 1. 9 4. 0， N 0. 06 0. 20， P《 0.030%、 S《0. 030%，其余为Fe及不可避免的杂质；b、 热处理a步骤所得合金钢经过退火、淬火、回火处理即得低合金高速钢；其中，退 火温度为860 88(TC;淬火时先在800 85(TC预热(以免引起大的热应力)，然后加热到淬火 温度1220 125(TC，后油冷；淬火后进行2 3次回火，回火温度56(TC左右，每次保温约l小 时。本发明低合金高速钢，其钒、氮含量较高。钒含量的提高，不仅提高了回火马氏体的硬 度，而且淬火后MC的数量也相应增加，提高了高速钢的耐磨性。钒含量的提高还增加了高速 钢的红硬性。本发明还通过用氮补充合金化进一步完善了高速钢组织，由于在回火时产生附 加的强化作用，加入氮极大地提高了本发明低合金高速钢的硬度和热稳定性。实施例l发明低合金高速钢的制备按下述化学成分重量百分比冶炼本发明低合金高速钢，C 0.80%， Si 0.20%， Mn 0.29%， Cr 4.4%， Mo 3.3%， W 2.0%， V 2.4%， N 0.104%，其余为Fe。其热处理时的 退火制度为86(TCXlh。淬火时先在83(TC预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火 温度124(TC，后油冷。淬火后进行3次回火，回火温度56(TC，每次保温l小时，即制得本发 明低合金高速钢。所得本发明低合金高速钢中P含量为0.028X， S含量0.023X (P、 S为钢中 难以除去的杂质，其含量越低越好)。本发明低合金高速钢的碳饱和度A二0.89。经测定，所得本发明低合金高速钢的红硬性为62. 8HRC。实施例2发明低合金高速钢的制备按下述化学成分重量百分比冶炼本发明低合金高速钢，C 1.25%， Si 0.34%， Mn0.36%， Cr 4.2%， Mo 3.1%， W 2.1%， V 3.4%， N 0.172%，其余为Fe。其热处理时的 退火温度为86(TC。淬火时先在82(TC预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度 1220°C，后油冷。淬火后进行3次回火，回火温度56(TC，每次保温l小时，即制得本发明低 合金高速钢。所得本发明低合金高速钢中P含量为0.030X， S含量0.023% 。本发明低合金 高速钢的碳饱和度A二l. 19。经测定，所得本发明低合金高速钢的红硬性为64.0 HRC。M2钢的红硬性为62. 5-63. 5 HRC，实施例l、 2的高速钢的红硬性与M2钢的相当。
权利要求
1.低合金高速钢，其特征在于其化学成分重量百分比为C 0.70～1.30，Si 0.20～0.60，Mn 0.20～0.60，W 1.0～2.9，Mo 1.0～3.5，Cr 3.0～5.0，V1.9～4.0，N 0.06～0.20，P≤0.030％、S≤0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2 根据权利要求l所述的低合金高速钢，其特征在于其化学成分重 量百分比为C 0.7 1.30， Si 0.20 0.60， Mn 0. 20 0. 60， W 1. 0 2. 9， Mo 1. 0 3. 4， Cr 3.0 5.0， V 2.1 4.0， N 0. 09 0. 20， P《0.030%、 S《0.030%，其余为Fe及不可避 免的杂质。
3 根据权利要求2所述的低合金高速钢，其特征在于其化学成分重 量百分比为C 0.7 1.30， Si 0.20 0.59， Mn 0. 20 0. 60， W 1. 0 2. 9， Mo 1. 0 3. 4， Cr 3.0 5.0， V 2.3 4.0， N 0.11 0.20， P《0.030%、 S《0.030%，其余为Fe及不可避 免的杂质。
4 根据权利要求1 3任一项所述的低合金高速钢，其特征在于所 述低合金高速钢的碳饱和度A为O. 78 1. 20，其中，A= Cs/Cp， Cp = 0. 033W + 0. 063Mo +0.060Cr + 0.200V， Cs=C+N。
5 根据权利要求1 4任一项所述的低合金高速钢，其特征在于所 述的低合金高速钢采用如下方法生产得到a、 冶炼冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为C 0. 70 1.30， Si 0. 20 0. 60，Mn 0.20 0.60， W 1. 0 2. 9， Mo 1. 0 3. 5， Cr 3. 0 5. 0， V 1. 9 4. 0， N 0. 06 0. 20， P 《0.030%、 S《0. 030%，其余为Fe及不可避免的杂质；b、 热处理a步骤所得合金钢经过退火、淬火、回火处理即得低合金高速钢；其中， 退火温度为860 88(TC;淬火时先在800 85(TC预热，然后加热到淬火温度1220 125(TC， 后油冷；淬火后进行2 3次回火，回火温度56(TC左右，每次保温约l小时。
6 低合金高速钢的生产方法，其特征在于包括如下步骤 a、冶炼冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为C 0. 70 1.30， Si 0. 20 0. 60，Mn 0.20 0.60， W 1. 0 2. 9， Mo 1. 0 3. 5， Cr 3. 0 5. 0， V 1. 9 4. 0， N 0. 06 0. 20， P《0. 030%、 S《0. 030%，其余为Fe及不可避免的杂质；b、热处理a步骤所得合金钢经过退火、淬火、回火处理即得低合金高速钢；其中， 退火温度为860 88(TC;淬火时先在800 85(TC预热，然后加热到淬火温度1220 125(TC， 后油冷；淬火后进行2 3次回火，回火温度56(TC左右，每次保温约l小时。
全文摘要
本发明涉及一种低合金高速钢，属于高速钢领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种成本较低，且性能达到M2钢水平的低合金高速钢。本发明低合金高速钢，其化学成分重量百分比为C 0.70～1.30，Si 0.20～0.60，Mn 0.20～0.60，W 1.0～2.9，Mo 1.0～3.5，Cr 3.0～5.0，V 1.9～4.0，N 0.06～0.20，P≤0.030％、S≤0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明低合金高速钢通过减少贵重合金元素W、Mo的用量，降低了生产成本。本发明低合金高速钢具有淬火加热温度敏感性小、淬火硬度高、红硬性好，耐磨性高、使用寿命长等优点，具有广阔的应用前景。
文档编号C21D1/26GK101603149SQ20091030491
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者代华云, 姚永国, 柯晓涛, 军 董, 邓通武 申请人:攀枝花新钢钒股份有限公司;攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司