[发明专利]高硬度高耐磨性高速钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高硬度高耐磨性高速钢，其采用喷射成形工艺制备，且化学组分按质量百分比计包括：C：1.2‑1.5％，W：8‑10％，Mo：3‑4％，Cr：3.5‑4.5％，V：3.5‑4.5％，Co：10‑11％，余量为铁和不可避免的杂质；所述高硬度高耐磨性高速钢的碳化物组成为MC碳化物和M₆C碳化物，其中MC碳化物的类型为VC。本发明也提供了该高速钢的制备方法。本发明所述的高硬度高耐磨性高速钢有着较高的硬度和耐磨性，能够扩大其应用范围。

技术领域

本发明涉及钢材制备技术领域，特别涉及一种高硬度高耐磨性高速钢。本发明还涉及该高硬度高耐磨性高速钢的制备方法。

背景技术

高速钢是高速工具钢的简称，是一种成分复杂的化合物，高速钢除含有高的碳量外，还有大量的W、Cr、V、Mo等合金成分；合金和碳元素形成了大量的碳化物，使高速钢具有高硬度、高红硬性、高耐磨性和足够的韧性，极大地提高了其切削速度，带来了机床工具行业的革命。

随着被加工材料的不断变化及生产加工的需要，人们不断改变高速钢的成分，先后出现了高钼高速钢M1、钨钼高速钢M2、高碳高钒高速钢、加硫易切削高速钢、超硬高速钢M40系列。高速钢常用于钻头、丝锥、锯条以及滚刀、插齿刀、拉刀等精密工具，尤其适用于制造金属切削刀具。

因此，高碳高钒耐磨钢对耐磨性的要求较高。目前，高碳高钒高速钢加大了碳元素的含量，形成VC，使高速钢得到高的硬度和耐磨性。专利 CN104878304B公开了一种喷射成形耐磨耐腐蚀工具钢，这种工具钢虽然相较于其它高速钢在耐磨性能和耐腐蚀性能方面都显著提高，但其耐磨性能和硬度还有待提高，因此其在应用方面受到了一定程度的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高硬度高耐磨性高速钢，以使得钢材具有较高的硬度与耐磨性，以能够扩大其应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高硬度高耐磨性高速钢，采用喷射成形工艺制备，其化学组分按质量百分比计包括：C：1.2-1.5％，W：8-10％，Mo：3-4％，Cr：3.5-4.5％，V：3.5-4.5％， Co：10-11％，余量为铁和不可避免的杂质；所述高硬度高耐磨性高速钢的碳化物组成为MC碳化物和M₆C碳化物，其中MC碳化物的类型为VC。

本发明通过采用喷射成型工艺，可促进合金元素在喷射成形工艺下参与碳化物的形核与细化，从而能够提高高速钢的硬度及耐磨性。

C元素的作用：C元素是碳化物的组成元素之一，部分C元素部分固溶于基体，可提高基体强度，本发明中C元素含量在1.2-1.5％可满足碳饱和度。

V元素的作用：V元素为强碳化物形成元素，在钢中与C元素结合形成高硬度、高强度的MC碳化物，是钢耐磨性的决定性组织因素，可以提高钢的耐磨性。喷射工艺快速凝固的特点，可以制备超高含量C、V和N的钢，获得超高耐磨性，V元素的含量在3.5％-4.5％之间可充分利用喷射工艺快速凝固的特点，提高耐磨性，同时喷射工艺可以保证得到的MC碳化物尺寸较小，也可获得良好的可磨削性，使后期的磨削加工更加容易。

W元素的作用：普通高速钢中，W元素与C元素、Fe元素结合，可利于形成一定数量的难以溶解的一次碳化物，即M₆C碳化物。而W的含量在 8％-10％，以控制在10％以下，能够避免高W含量对铸态组织的不良影响。而且，普通钢材中常呈粗大网状分布于晶界，从而使钢材的力学性能受到不良影响，本发明中结合于喷射成形工艺，能够使钢材中不会大量出现上述粗大网状碳化物，从而可有助于提高钢材的力学性能。

Mo元素的作用：Mo元素与W元素的主要作用相当，为形成足够数量的二次碳化物。