[发明专利]一种高速钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢的工艺方法，具体涉及一种改善高速钢中碳化物的形态和分布的方法。

背景技术

M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢兼具高硬度、高红硬性、良好的韧性等优点，广泛应用于制造麻花钻、丝锥、车刀、铣刀等切削工具。为保证其性能要求，M2高速钢中通常添加大量的碳和合金元素，以形成足够数量的硬质稳定的合金碳化物。但这同时使高速钢易出现碳化物粗大、组织不均匀等问题，导致其硬度、红硬性和耐磨性下降。因此，细化碳化物尺寸，改善组织均匀性，是提高M2高速钢性能的关键因素。

目前高速钢生产流程为：中频炉冶炼→浇铸成电渣棒→电渣重熔→开坯、锻造、热轧→拉拔。在该流程中，碳化物细化主要依赖高温锻造加工。这种方法只有在锻压比很大的情况下(锻压比大于16)效果才相对明显，而当锻压比较小时，碳化物尺寸仍很粗大。但增大锻压比，不仅延长了锻造流程，增加生产能耗和成本，还降低了锻造成材率。因此，如何不经锻压或在小锻压比下获得碳化物尺寸细小的M2高速钢，一直以来是M2高速钢生产中亟待解决的难题。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明提供了一种改善高速钢中碳化物形态和分布的方法，可以获得碳化物细小、球状、均匀分布的组织，淬回火硬度和红硬性也有提高。

为达到上述目的，本发明采用以下方案来实现：

(1)M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，通过控制重熔工艺参数，改善电渣锭凝固组织。其中，重熔电压控制在5000～5500V，重熔电流控制在4500～5000A，冷却水流量控制在600～800L/min，冷却水温度控制在20～30℃；

(2)M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，进行Ca-Re复合微合金化处理。将含Ca包芯线和Re包芯线压扁矫直后绑缚于电渣棒表面进行重熔，Ca元素和Re元素加入量在电渣锭总重量中的占比为0.1～0.4%和0.1～0.3%；

(3)对重熔制得的M2高速钢电渣锭进行预球化退火处理，退火温度860～920℃，退火时间10～15小时；

(4)锻轧成材：对经过预球化退火处理的M2高速钢电渣锭进行开坯、锻造、轧制，得到M2高速钢成材。

综上所述，在现有M2高速钢生产流程基础上，通过控制电渣重熔工艺参数和Ca、Re复合微合金化处理，同时对电渣锭进行预球化退火处理，实现碳化物尺寸的细化。与原有工艺方法相比，本发明方法生产的M2高速钢，可获得碳化物细小、球状、均匀分布的高速钢组织，产品组织及性能与进口材相当。

具体实施方式

本发明的改进点主要体现在三个方面：

1、M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，通过控制重熔工艺参数，改善电渣锭凝固组织，其中重熔电压控制在5000～5500V，重熔电流控制在4500～5000A，冷却水流量控制在600～800L/min，冷却水温度控制在20～30℃；

2、电渣重熔过程中，对电渣锭进行Ca-Re复合微合金化处理，其中Ca、Re添加量分别为0.1～0.4%和0.1～0.3%(重量百分比)；

3、电渣锭预球化退火处理，退火温度860～920℃，退火时间10～15小时。通过上述三方面的共同改进，使高速钢碳化物尺寸显著细化、性能提高。

以下结合具体实施例对本发明的生产工艺进行详细说明。

实施例1：

(1)M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，重熔电压5000V，重熔电流5000A，冷却水流量800L/min，冷却水温度30℃；

(2)M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，将Ca包芯线和Re包芯线压扁矫直后绑缚于电渣棒表面进行重熔，Ca元素和Re元素加入量在电渣锭总重量中的占比分别为0.1%、0.1%；

(3)对重熔制得的M2高速钢电渣锭进行退火处理，退火温度860℃，退火时间15小时；

(4)M2高速钢电渣锭进行开坯、锻造、轧制，得到M2高速钢成材。

实施例2：

(1)M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，重熔电压5500V，重熔电流4500A，冷却水流量600L/min，冷却水温度20℃；

(2)M2高速钢电渣棒在电渣重熔过程中，将Ca包芯线和Re包芯线压扁矫直后绑缚于电渣棒表面进行重熔，Ca元素和Re元素加入量在电渣锭总重量中的占比分别为0.2%、0.3%；

(3)对重熔制得的M2高速钢电渣锭进行退火处理，退火温度880℃，退火时间12小时；

(4)M2高速钢电渣锭进行开坯、锻造、轧制，得到M2高速钢成材。