[发明专利]高韧性高耐磨高速钢及其加工工艺和应用该工艺的刀具

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其是涉及一种高韧性高耐磨高速钢及其加工工艺和应用该工艺的刀具。

背景技术

高速钢的诞生至今已有百年的历史，人们在合金化、钢种、生产工艺、热处理、性能及显微组织等方面进行了许多卓有成效的工作，可以说己达到成熟的阶段。20世纪中期以后，世界科学技术得到飞速发展，作为机械制造业中最重要的切削技术也是如此。许多超硬工具材料如TiC基硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷和金属陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石等等不断出现，在切削速度、切削效率及切削难加工材料上高速钢无法与其相提并论。但是，高速钢的韧性、工具成型性却是任何脆性的超硬性工具材料所无法比拟的，而且高速钢刀具，尤其是复杂、精密刀具的制造成本较低。加之，高速钢合金化，冶金生产及加热处理技术的不断进步，使自身的性能不断提高。因此，尽管在单刃刀具高速切削与难加工材料领域中硬质合金所占的份额日益增多，但在多刃刀具尤其是复杂、精密刀具，经受冲击和振动的切削加工以及在加工一般材料时，高速钢仍估主要地位。

在现有的钼系高速钢中，现有的钼系高速钢包括W2Mo9Cr4V2在内的高速钢，在合金化方面优化设计，其铸态组织为M2C，经X光衍射仪测试M2C占88％左右、M6C占6％左右，余下为M23C6、M7C3及MC约占6％左右。在热加工及热处理后M2C→M6C+MC可细化碳化物，但M2C时常存在分解不充分现象，其余量1-3％，通常称棒状碳化物，这种棒状M2C共晶碳化物存在即影响热加工性能，又影响刀具使用性能。该W2Mo9Cr4V2高速钢在一定程度上能满足使用要求，但是该高速钢至少存在以下缺点：

1、热加工性能差，W2Mo9Cr4V2导热系数小，加热范围窄，时常出现过热、过烧及拉裂现象，锭至坯成坯率波动在72～76％范围内，也就是说，成材率低；

2、脱碳敏感性大，例如40mm方坯轧制Φ8mm直条，W2Mo9Cr4V2脱碳层波动在3％D～4％D(0.24～0.32mm)：

3、冷加工性能差，冷拔性能较差：W2Mo9Cr4V2钢由于钢中残存1-3％M2C未分解的一次棒状碳化物，退火后拉拔工艺不稳定，时常产生断裂现象，降低了成材率；

4、现有的对包括W2Mo9Cr4V2在内的高速钢其生产加工工艺制得的高速钢热加工性能和冷加工性能均较差，以及脱碳敏感性大，工艺较为繁琐，无法满足生产要求；

5、应用通过现有的生产工艺制得的高速钢的刀具其切削性能差，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种冷热加工性能好、脱碳敏感性小和冷加工性能好的高韧性高耐磨高速钢。

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种能制得冷热加工性能好、脱碳敏感性小和冷加工性能好的用于制造高韧性高耐磨高速钢的加工工艺。

本发明的还有另一目的是针对上述问题，提供一种切削性能好和使用寿命长的高韧性高耐磨高速钢的加工工艺制得的刀具。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本高韧性高耐磨高速钢包括下述质量份数的成分：C：0.97-1.06、Si：0.20-0.55、Mn：0.20-0.50、P：≤0.03、S：≤0.015、Cr：3.80-4.40、W：2.30-2.45、Mo：7.60-7.95、V：1.95-2.10、Co：2.85-3.50，其余为Fe。

在上述的高韧性高耐磨高速钢中，本高速钢包括下述优化质量份数的成分：C：0.99-1.04、Si：0.30-0.40、Mn：0.35-0.48、P：≤0.025、S：≤0.010、Cr：3.90-4.05、W：2.35-2.45、Mo：7.75-7.85、V：2.00-2.05、Co：2.95-3.04，其余为Fe。

在上述的高韧性高耐磨高速钢中，本高速钢的优化质量份数的成分如下：C：1.03、Si：0.31、Mn：0.35、P：≤0.02、S：≤0.008、Cr：4.05、W：2.40、Mo：7.80、V：2.00、Co：2.95，其余为Fe。

在上述的高韧性高耐磨高速钢中，所述的高速钢中的各种气体含量为：[H]0.10-0.13PPM、[0]21-26PPM和[N]58-71PPM。

在上述的高韧性高耐磨高速钢中，所述的高速钢还包括Pb：55-63PPM、As：44-51PPM、Sn：61-64PPM和Sb：61-67PPM在内的几种稀有元素。

在上述的高韧性高耐磨高速钢中，本高速钢的平衡碳差值采用下述公式计算且△C的范围为0.18-0.20：