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      一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法

      文檔序號:3296091閱讀:328來源:國知局
      一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供的一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法,包括以下步驟:選料:按待制備高速鋼的各元素重量份選料,同時控制原料中的有害元素含量;采用真空感應熔煉爐冶煉,澆鑄得到自耗電極棒;采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒重熔,得到高速鋼重熔錠,真空自耗過程中,在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線;對高速鋼重熔錠開坯、鍛打、熱軋,得高速鋼盤條,對盤條退火處理,即得高塑性高速鋼。該方法工藝簡單、易于操控,制得的高速鋼塑性高。
      【專利說明】一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域,特別涉及一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]高速鋼兼具高硬度、高紅硬性、良好的韌性等優(yōu)點,廣泛應用于制造麻花鉆、絲錐、車刀、銑刀等高速切削工具,還用于高載荷模具及特殊耐熱耐磨零部件。然而,高速鋼屬于難變形的鋼種,其塑性變形能力差,加工過程中易發(fā)生開裂,成材率不高,顯著增加了高速鋼工具的生產(chǎn)成本。改善高速鋼加工塑性、提高高速鋼成材率,是高速鋼生產(chǎn)企業(yè)一直以來的技術(shù)難題。
      [0003]高速鋼塑性不足,主要與兩方面因素有關(guān):其一是,高速鋼含有的碳元素和合金元素形成大量的硬質(zhì)合金碳化物,質(zhì)量分數(shù)高達20%左右,易出現(xiàn)碳化物尺寸粗大、分布不均勻等問題,這種狀態(tài)的碳化物在加工過程中更易發(fā)生斷裂,損害高速鋼的塑性;其二是,高速鋼基體硬度高,對夾雜物比較敏感,冶煉時純凈度不足,氣體和有害元素含量偏高均會使夾雜物數(shù)量增多,進一步降低了高速鋼的塑性。
      [0004]目前,高速鋼生產(chǎn)主要采用鑄鍛工藝,工藝流程為:中頻爐或電弧爐冶煉一LF、VD精煉一澆鑄成電渣棒一電渣重熔一開坯、鍛造、熱軋一高速鋼成品。對于高速鋼傳統(tǒng)的鑄鍛生產(chǎn)流程,目前主要采用電渣重熔、LF+VD精煉、稀土冶金、增大鍛壓比等方法,提高熱塑性,然而制得的高速鋼塑性不高。
      [0005]為了改善高速鋼加工塑性,研究者嘗試采用多種手段。本溪鋼廠實驗室等(本溪鋼廠實驗室等.電渣重熔高速鋼,東北工學院學報,1974,第I期:57-67.)對W18Cr4V高速鋼進行電渣重熔,發(fā)現(xiàn)電渣重熔顯著改善了低倍組織質(zhì)量,降低碳化物的不均勻度級別及顆粒尺寸,同時凈化鋼液,從而提高了 W18Cr4V高速鋼的熱塑性。王棟等(王棟等.添加稀土元素對M42高速鋼盤條拉拔斷絲率的研究,河北冶金,2005,第6期:25-27.)在M42高速鋼冶煉過程中添加0.2% (質(zhì)量百分數(shù))稀土元素,細化碳化物網(wǎng)和碳化物尺寸,提高了高速鋼冷拔塑性,降低拉拔斷絲率。孫紹華等(孫紹華等.高速鋼熱塑性與熱加工工藝試驗研究,鋼鐵研究總院學報,1988年,第8卷:47-53.)提出通過增大鍛壓比的方法,改善碳化物的不均勻度,提高高速鋼的熱塑性。吳迪泉等(吳迪泉等.W-Mo系高速鋼的熱加工工藝塑性研究,鋼鐵研究總院學報,1987,第7卷:19-25)通過優(yōu)化高速鋼的高溫塑性變形溫度區(qū)間(1000-1100oC)以及加入鋁元素,提高了 W-Mo系高速鋼的熱加工工藝塑性。王敏等(王敏等.W6Mo5Cr4V2高速鋼超塑性能的研究,鍛壓技術(shù),1997,第6期:36-38.)對W6Mo5Cr4V2高速鋼在1040°C進行二次循環(huán)淬火熱處理,實現(xiàn)其超塑性,延伸率達192%。周燦棟等(周燦棟等.一種使高釩高鈷高速鋼獲得超塑性性能的方法,專利申請?zhí)?00410024855.4)采用噴射成型工藝,獲得均勻等軸晶粒且致密化組織,使高釩高鈷高速鋼在780-100(TC具有超塑性。
      [0006]盡管現(xiàn)有方法均不同程度地改善了高速鋼塑性,有利于提高高速鋼的加工成材率,然而,制得的高速鋼塑性仍舊偏低,尤其是超硬高速鋼(如M42)更為明顯,加工成材率不足的問題仍舊困擾著高速鋼生產(chǎn)企業(yè)。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0007]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種高塑性的高速鋼的生產(chǎn)方法。
      [0008]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法,包括以下步驟:
      [0009](1)選料:按待制備高速鋼的各元素重量份選料,同時控制原料中的有害元素含量,其中:s含量≤0.008%, P含量≤0.025%, Ni含量≤0.25%, Cu含量≤0.25% ;
      [0010](2)采用真空感應熔煉爐冶煉,得自耗電極棒;采用真空感應爐冶煉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中頻爐冶煉或電弧爐冶煉,避免了冶煉時大氣中氧、氮、氫氣體溶入鋼水導致氣體含量升高的問題;
      [0011](3)采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒重熔,得到高速鋼重熔錠,真空自耗過程中,在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線;采用真空自耗重熔生產(chǎn)高速鋼重熔錠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電渣重熔生產(chǎn)高速鋼重熔錠,避免重熔時鋼水與大氣接觸,進一步降低了氣體和夾雜含量;加入微量鈣元素進行微合金化處理,能夠達到控制碳化物分布和形態(tài)的目的;
      [0012](4)對高速鋼重熔錠開坯、鍛打、熱軋,得高速鋼盤條,對盤條退火處理,即得高塑性高速鋼。
      [0013]其中,步驟(3)中,鈣加入量為0.4-0.8% ;制得的高速鋼重熔錠的氧含量≤12ppm、氮含量≤ 50ppm、氫含量≤ 5ppm。
      [0014]其中,步驟(4)中,退火處理工藝為860_920°C保溫l_4h,降溫至700_760°C保溫3-7h,再迅速浸入水中瀑水處理。
      [0015]有益效果:本發(fā)明提供的高速鋼的生產(chǎn)方法工藝簡單、易于操控,制得的高速鋼塑性高。
      [0016]具體而言,本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù),具有以下突出的優(yōu)勢:
      [0017](1)傳統(tǒng)工藝流程中,采用電渣重熔或稀土元素處理的方法,使碳化物的分布均勻性得到改善,但在細化碳化物尺寸方面效果不理想。而本發(fā)明采用真空自耗與鈣微合金化處理結(jié)合,不僅改善了碳化物分布,同時細化了碳化物顆粒尺寸,提高了高速鋼塑性。
      [0018](2)傳統(tǒng)工藝流程中,采用LF、VD、電渣重熔等方法,提高鋼水純凈度,降低夾雜物含量,但由于該過程中空氣和鋼水沒有隔離開,氣體含量仍舊偏高。本發(fā)明綜合采用真空感應熔煉和真空自耗重熔對高速鋼精煉,避免熔煉和重熔過程中鋼水與空氣接觸,顯著降低了氣體含量,降低夾雜物等級,進一步提高了高速鋼塑性。
      [0019](3)相比于現(xiàn)有工藝,本發(fā)明對高速鋼原料選材嚴格,有害元素含量控制在極低的水平,從源頭上保證了高速鋼純凈度要求,避免了有害元素對高速鋼塑性的不利影響。
      【具體實施方式】
      [0020]下面分別以三種典型牌號的高速鋼為例(低合金高速鋼W4Mo2Cr4V,通用性高速鋼W6Mo5Cr4V2,高性能超硬高速鋼W2Mo9Cr4V2Co8),對本發(fā)明作出進一步說明。
      [0021]實施例1高塑性的低合金高速鋼W4Mo2Cr4V的制備
      [0022](1)對W4Mo2Cr4V高速鋼煉鋼原料進行嚴格選材,原料中S含量為0.007%, P含量為 0.022%, Ni 含量為 0.21%, Cu 含量為 0.18%。[0023](2)采用真空感應熔煉爐冶煉W4Mo2Cr4V高速鋼,待成分達到要求后,澆鑄得到自耗電極棒,緩冷至室溫;
      [0024]( 3 )采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒進行重熔,從而降低鋼中氣體和雜質(zhì)含量;真空自耗過程中,通過在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線的形式,進行鈣微合金化處理,鈣加入量為總質(zhì)量的0.5% ;制得高速鋼重熔錠,高速鋼重熔錠中氧含量為12ppm,氮含量為50ppm,氫含量為3ppm ;
      [0025](4)對W4Mo2Cr4V高速鋼重熔錠進行開坯、鍛打、熱軋等熱加工,得到W4Mo2Cr4V高速鋼盤條;對盤條進行退火處理,即先在860°C保溫3h,而后降到720°C保溫4h,隨后浸入水中進行瀑水處理,即得。
      [0026]對制得的高塑性的低合金高速鋼W4Mo2Cr4V盤條(直徑IImm)進行室溫拉伸試驗,拉伸速率lmm/min,延伸率為41%,而現(xiàn)有W4Mo2Cr4V高速鋼盤條延伸率通常不足30%,可見本發(fā)明使得W4Mo2Cr4V高速鋼塑性明顯提升。
      [0027]實施例2高塑性的低合金高速鋼W4Mo2Cr4V的制備
      [0028](I)對W4Mo2Cr4V高速鋼煉鋼原料進行嚴格選材,原料中S含量為0.005%, P含量為 0.020%, Ni 含量為 0.19%, Cu 含量為 0.25%。
      [0029](2)采用真空感應熔煉爐冶煉W4Mo2Cr4V高速鋼,待成分達到要求后,澆鑄得到自耗電極棒,緩冷至室溫;
      [0030]( 3 )采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒進行重熔,從而降低鋼中氣體和雜質(zhì)含量;真空自耗過程中,通過在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線的形式,進行鈣微合金化處理,鈣加入量為總質(zhì)量的0.7% ;制得高速鋼重熔錠,高速鋼重熔錠中氧含量為9ppm,氮含量為41ppm,氫含量為5ppm。
      [0031](4)對W4Mo2Cr4V高速鋼重熔錠進行開坯、鍛打、熱軋等熱加工,得到W4Mo2Cr4V高速鋼盤條;對盤條進行退火處理,先在880°C保溫1.5h,而后降到730°C保溫3h,隨后浸入水中進行瀑水處理,即得。
      [0032]對制得的高塑性的低合金高速鋼W4Mo2Cr4V盤條(直徑IImm)進行室溫拉伸試驗,拉伸速率lmm/min,延伸率為39%,,而現(xiàn)有W4Mo2Cr4V高速鋼盤條延伸率通常不足30%,可見本發(fā)明使得W4Mo2Cr4V高速鋼塑性明顯提升。
      [0033]實施例3高塑性的通用性高速鋼W6Mo5Cr4V2
      [0034](I)對W6Mo5Cr4V2高速鋼煉鋼原料進行嚴格選材,原料中S含量為0.008%, P含量為0.020%, Ni含量為0.25%, Cu含量為0.18%。
      [0035](2)采用真空感應熔煉爐冶煉W6Mo5Cr4V2高速鋼,待成分達到要求后,澆鑄得到自耗電極棒,緩冷至室溫;
      [0036]( 3 )采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒進行重熔,從而降低鋼中氣體和雜質(zhì)含量;真空自耗過程中,通過在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線的形式,進行鈣微合金化處理,鈣加入量為總質(zhì)量的0.6% ;制得高速鋼重熔錠,高速鋼重熔錠中氧含量為8ppm,氮含量為37ppm,氫含量為2ppm。
      [0037](4)對W6Mo5Cr4V2高速鋼重熔錠進行開坯、鍛打、熱軋等熱加工,得到W6Mo5Cr4V2高速鋼盤條;對盤條進行退火處理,先在880°C保溫2h,而后降到760°C保溫2h,隨后浸入水中進行瀑水處理,即得。[0038]對制得的高塑性的通用性高速鋼W6Mo5Cr4V2盤條(直徑IOmm)進行室溫拉伸試驗,拉伸速率lmm/min,延伸率為33%,而W6Mo5Cr4V2高速鋼盤條延伸率通常不足25%,可見本發(fā)明使得W6Mo5Cr4V2高速鋼塑性明顯提升。
      [0039]實施例4高塑性的通用性高速鋼W6Mo5Cr4V2
      [0040](I)對W6Mo5Cr4V2高速鋼煉鋼原料進行嚴格選材,原料中S含量為0.004%, P含量為0.025%, Ni含量為0.15%, Cu含量為0.18%。
      [0041](2)采用真空感應熔煉爐冶煉W6Mo5Cr4V2高速鋼,待成分達到要求后,澆鑄得到自耗電極棒,緩冷至室溫;
      [0042]( 3 )采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒進行重熔,從而降低鋼中氣體和雜質(zhì)含量;真空自耗過程中,通過在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線的形式,進行鈣微合金化處理,鈣加入量為總質(zhì)量的0.8% ;制得高速鋼重熔錠,高速鋼重熔錠中氧含量為12ppm,氮含量為41ppm,氫含量為1.5ppm。
      [0043](4)對W6Mo5Cr4V2高速鋼重熔錠進行開坯、鍛打、熱軋等熱加工,得到W6Mo5Cr4V2高速鋼盤條;對盤條進行退火處理,先在860°C保溫4h,而后降到730°C保溫5h,隨后浸入水中進行瀑水處理,即得。
      [0044]對制得的高塑性的通用性高速鋼W6Mo5Cr4V2盤條(直徑IOmm)進行室溫拉伸試驗,拉伸速率lmm/min,延伸率為34%,而W6Mo5Cr4V2高速鋼盤條延伸率通常不足25%,可見本發(fā)明使得W6Mo5Cr4V2高速鋼塑性明顯提升。
      [0045]實施例5高塑性的高性能超硬高速鋼W2Mo9Cr4V2Co8
      [0046](I)對W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼煉鋼原料進行嚴格選材,原料中S含量為0.005%, P含量為0.016%, Ni含量為0.18%, Cu含量為0.15%。
      [0047](2)采用真空感應熔煉爐冶煉W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼,待成分達到要求后,澆鑄得到自耗電極棒,緩冷至室溫;
      [0048]( 3 )采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒進行重熔,從而降低鋼中氣體和雜質(zhì)含量;真空自耗過程中,通過在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線的形式,進行鈣微合金化處理,鈣加入量為總質(zhì)量的0.4% ;制得高速鋼重熔錠,高速鋼重熔錠中氧含量為6ppm,氮含量為35ppm,氫含量為2ppm。
      [0049](4)對W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼重熔錠進行開坯、鍛打、熱軋等熱加工,得到W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼盤條;對盤條進行退火處理,先在875°C保溫3h,而后降到710°C保溫4h,隨后浸入水中進行瀑水處理,即得。
      [0050]對制得的高塑性的高性能超硬高速鋼W2Mo9Cr4V2Co8盤條(直徑IOmm)進行室溫拉伸試驗,拉伸速率lmm/min,延伸率為26%,而W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼盤條延伸率通常不足15%,可見本發(fā)明使得W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼塑性明顯提升。
      [0051 ] 實施例6高塑性的高性能超硬高速鋼W2Mo9Cr4V2Co8
      [0052](I)對W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼煉鋼原料進行嚴格選材,原料中S含量為0.006%, P含量為0.021%, Ni含量為0.20%, Cu含量為0.18%。
      [0053](2)采用真空感應熔煉爐冶煉W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼,待成分達到要求后,澆鑄得到自耗電極棒,緩冷至室溫;
      [0054]( 3 )采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒進行重熔,從而降低鋼中氣體和雜質(zhì)含量;真空自耗過程中,通過在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線的形式,進行鈣微合金化處理,鈣加入量為總質(zhì)量的0.6% ;制得高速鋼重熔錠,高速鋼重熔錠中氧含量為8ppm,氮含量為42ppm,氫含量為1.5ppm。
      [0055](4)對W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼重熔錠進行開坯、鍛打、熱軋等熱加工,得到W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼盤條。對盤條進行退火處理,先在920°C保溫Ih,而后降到700°C保溫7h,隨后浸入水中進行瀑水處理。
      [0056]對制得的高塑性的高性能超硬高速鋼W2Mo9Cr4V2Co8盤條(直徑IOmm)進行室溫拉伸試驗,拉伸速率lmm/min,延伸率為23%,而W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼盤條延伸率通常不足15%,可見本發(fā)明使 得W2Mo9Cr4V2Co8高速鋼塑性明顯提升。
      【權(quán)利要求】
      1.一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法,其特征在于:包括以下步驟: (1)選料:按待制備高速鋼的各元素重量份選料,同時控制原料中的有害元素含量,其中:S含量≤0.008%, P含量≤0.025%, Ni含量≤0.25%, Cu含量≤0.25% ; (2)采用真空感應熔煉爐冶煉,澆鑄得到自耗電極棒; (3)采用真空自耗重熔爐對自耗電極棒重熔,得到高速鋼重熔錠,真空自耗過程中,在自耗電極棒上綁縛鈣鐵線; (4)對高速鋼重熔錠開坯、鍛打、熱軋,得高速鋼盤條,對盤條退火處理,即得高塑性高速鋼。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法,其特征在于:步驟(3)中,鈣加入量為0.4-0.8%。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法,其特征在于:步驟(3)中,制得的高速鋼重熔錠的氧含量≤12ppm、氮含量≤50ppm、氫含量≤5ppm。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高塑性高速鋼的生產(chǎn)方法,其特征在于:步驟(4)中,退火處理工藝為860-920°C保溫l_4h,降溫至700_760°C保溫3_7h,再迅速浸入水中瀑水處理。
      【文檔編號】C22B9/16GK103667731SQ201310580873
      【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
      【發(fā)明者】周雪峰, 方峰, 蔣建清, 徐輝霞, 朱旺龍 申請人:東南大學, 江蘇天工工具有限公司, 江蘇天工工模具鋼工程技術(shù)研究中心有限公司
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