[发明专利]用于锯片的高速钢

说明书

本发明是关于一种用于切削工具和金属及其它材料的加工的钢。 所述钢具有将其归类为高速类型工具钢的组成，其主要是使用较低含 量的贵重合金元素例如钒、钨和钼，但性能相当于或者高于较小合金 化的常规高速钢的那些性能，并且稍微差于更大合金化的常规高速钢 的那些性能。由替用的合金元素铌和成本较低的合金元素例如硅和铝 的使用，获得了该性能配置。

切削工具应用在很多切削和加工操作中。若干例子是在其它形式 的机加工钢、有色合金或其它固体材料中，用带(tape)锯、自动或手 动锯进行的切削操作、钻进、车削、攻螺丝、铣削。本发明意指的应 用的重要例子是锯，该锯用于机器或手工切削锯，两者均可按照硬形 式使用，完全为高速钢，或者是双金属的，具有只是高速钢的齿区域 及由低合金机械结构钢制成的其它区域。其它切削工具典型地使用高 速钢并且它们可由本发明的钢制成，属于它们的有：螺旋钻、立式铣 削机(top milling)、仿形工具(profile tool)、平头钎(tack)、刀 头(bit)和用于高阻材料的特殊钻子。此外，还有薄切削工具，例如螺 丝攻、螺丝模(die)和特殊铣刀(mill)。

这些工具使用的相同高速钢可用作整形(conforming)工具。例子 是冲压机、用于冷锻的工具、冲裁模和剪板、压印模、用于整形后金 属(postmetallic)或陶瓷的模、用于热锻和温锻的插件及其工具，以 及冷整形、温整形或热整形的其它应用中的工具，其中整形的材料具 有达到至多1300℃的温度。

传统用于切削工具的钢是高速钢，其主要特征是高的耐磨性和在 高温下的硬度保持。典型的例子是AISI M或AISI T系列钢，突出的 钢是AISI M2、M7和TI。较小合金化的钢可用于要求较少的工具；主 要的钢是DIN 1.3333和AISI M50及M52钢。在表1中显示了这些钢 的化学组成，其中重点必须放在对最终合金成本具有大份额贡献的钨、 钼和钒上。如通过2005年12月的合金成本进行的归一化，在表2中 列出了这些元素对成本的影响。在合金成本方面，根据这些量，较小 合金化的钢胜过常规钢的优点是清楚的。

因此，高速钢通常在它们与原料(合金元素)费用有关的成本方 面具有强烈影响。然而，最近钢和铁合金成本的增加使其甚至更加显 著。在许多应用中，甚至较小合金化的钢也具有强烈的成本影响，从 而增加了对具有甚至更低合金元素含量的组成的兴趣。并且，关于常 规钢，增加了较小合金化的钢的需求，该较小合金化的钢不具有这种 表现性性能损失，硬度是它们的主要性能。大多数应用中的最小硬度 为64HRC，如表1所示，钢M50和M52不满足这种要求。

表1：现有技术中包括的3％V钢(ET)。仅给出主要合金元素，以 质量百分数计并且余量为铁。

*通过公式0.7Mo+0.4V+0.3W计算(W+Mo+V)总和。这些是与2005 年12月各元素成本相关的指数。

因此，显然需要新的高速钢组成，该组成能够满足低含量合金元 素的要求，所述含量甚至低于现有的钢，达到64HRC的最小硬度并且 具有不溶碳化物的合适分布，由此获得应用所要求的性能。

本发明的钢满足这些要求。

本发明的目的首要是研究具有低含量的钒、钼和钨的组成中硅、 铝和铌元素的影响。铌的重要作用在该研究中得到确认，然而不足以 产生所需水平的硬度。然后在本发明的钢中使用铝并且特别使用硅元 素，显示出了显著效果。因此，这些元素含量的限定和它们足够的加 工范围促进了成本的降低和材料中预计性能的获取。在下文对这些范 围进行描述并且对各元素的作用进行概述。

为了满足上文提及的条件，本发明的钢具有的合金元素组成以质 量百分数计由如下构成：

0.5-1.5C，优选0.8-1.1C，典型地为0.87C。

1.0-7.0C，优选3.0-5.0C，典型地为4.0C。

3.0-10.0的W_等效(等效钨)，W_等效由关系式W_等效＝W+2.0Mo给出，优 选为4.0-8.0的W_等效，典型地为6.0的W_等效。