[发明专利]丝锥专用3V高速钢及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种3V高速钢，尤其涉及一种丝锥专用3V高速钢，同时，本发明还涉及一种丝锥专用3V高速钢的制备工艺。 

背景技术

螺纹刀具是用于加工各种内外螺纹的专用工具，在机械加工领域使用广泛，需求量大。丝锥是加工圆柱形、圆锥形小孔径内螺纹使用得最广泛的螺纹刀具之一，是在钻头等加工出底孔上进行攻丝、切削和排屑，这些操作都是在极为狭窄的空间内进行，工作条件很差，而且加工时既要保证被加工螺纹孔的大径、中径、螺距、牙形角和光洁度达到规定的精度等级要求，还要有较高的生产率。丝锥攻丝往往是工件最后一道加工工序，若丝锥折断或其它质量事故，将导致工件报废，会造成很大经济损失，故又要求丝锥具有一定的安全保障性。目前工件材料发展得越来越多，高性能难加工的材料所占比率不断增加，这对丝锥质量又提出了更高要求。 

进入21世纪后，高速切削技术及工厂自动化、智能化加工技术的发展对螺纹刀具提出了更高要求。国外目前已批量生产主轴转速达2000～3500r/min的加工中心，但配套刀具的切削能力尚不能满足这些先进设备的要求。因此，应特别重视对刀具材料及刀具表面涂层技术的开发，改善螺纹刀具的切削性能，提高其使用寿命，以满足高速切削的需要，使每一把刀具都调整到适用于每一个具体加工对象。工厂自动化和无人化加工要求刀具产品除具有较高的可靠性、较长的刀具寿命和良好的排屑结构外，还必须具有较高的质量稳定性和可切削性能。 

国外绝大部分工业用螺纹刀具均采用高速钢制造，用合金工具钢制造的螺纹刀具通常只限于家庭使用。在难加工材料、硬材料工件的螺纹加工中，粉末冶金含钴高速钢刀具材料日益受到重视，其抗弯强度、耐磨性、热硬度等性能指标可比普通含钴高速钢提高2～3倍。但由于粉末冶金高速钢加工成本较高，目前在螺纹刀具选材时尚不能普遍使用。 

国内丝锥钢材料还是以2V（1.5<[V]≤2.5%）级普通高速钢M2为主，这一类钢具有良好的红硬性和耐磨性，在现代刀具材料中占有很重要的地位。如中国发明专利申请CN 103589958 A公开了一种用于制造丝锥的2V级高速钢的制备工艺，该技术是通过加入少量的铌和钛来提高高速钢的硬度、红硬性、冲击韧性和抗粘刀能力、切削寿命，降低钴合金含量，降低成本。但随着科技的发展，特别是对新材料研究的深入，人们对刀具材料提出了更高的要求，希望能使刀具在常温和高温下的力学性能得到显著提高。近年来，从提高生产效率考虑，切削刀具材料已从2V级普通型高速钢向3V（2.5<[V]≤3.5%）级高性能高速钢发展，如法国Erasteel牌号GV3，高温硬度高，容易磨削，其强韧性和可加工性比M2等普通高速钢高出一个档次，主要用于制作切削难加工材料的工具，如深孔钻、拉刀、丝锥、铣刀、滚刀等。3V级高速钢是为了适应加工难切削材料，在综合高C高V高速钢优点的基础上发展起来的。但常规方法生产的3V级高速钢在实际加工过程中存在MC碳化物颗粒大，难磨削、难加工，在磨削过程中易产生烧伤，影响加工效率及加工成本。 

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高性能、易加工的丝锥专用3V高速钢。 

为实现上述目的，本发明所述的丝锥专用3V高速钢由如下重量百分比的组分制成：C:1.10-1.25%；W:5.0-5.3%；Mo:6.0-6.5%；Cr:3.9-4.5%；V:2.6-2.9%；Mn:0.28-0.40%；Si:0.25-0.55%； P:≤0.025%；S:≤0.010%；N:≤0.050%；余量为Fe。 

常规3V高速钢C含量为1.15-1.25%，本发明降低至1.10-1.25%，降低C含量下限有助于MC碳化物的数量以及碳化物偏析控制，使钢材在机加工时利于磨削。 

W、Mo是回火析出二次碳化物的主要元素，用于提高淬透性，是强二次硬化元素，可以提高钢的热强性和抗回火软化。因W、Mo与C形成碳化物的当量关系是：1%Mo相当于1.8%W，W和Mo可以相互替代，但Mo比W更有效，Mo对改善韧性有利，再考虑到节约成本因素，本发明以Mo代W节约成本，确定W:5.0-5.3%；Mo:6.0-6.5%。 

V不仅是强二次硬化元素，而且V在凝固过程中形成一次碳化物MC和共晶碳化物MC。V含量增大，△T(一次碳化物析出温度与共晶反应温度差值)越大，进而一次析出MC与钢液接触时间越长，MC粒度增大。综合考虑到钢材的淬回火硬度以及MC颗粒度，本发明确定V:2.6-2.9%。