[发明专利]一种高韧性高速钢及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高韧性高速钢及其制备工艺，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.91%~1.09%，Si：0.12%~0.48%，Mn：0.12%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：3.75%~4.75%，W：2.42%~3.58%，Mo：3.42%~4.58%，V：2.42%~2.92%，Co：0.32%~1.32%，余量为Fe。本发明将传统的M3高速钢中的C及昂贵的W、MO合金含量降低，V合金含量控制在2.42%~2.92%，并加入0.32%~1.32%的CO使得本发明得到的高速钢拥有高红硬性的同时具有高韧性和耐磨性，适用于各类模具的高速钢选材。

技术领域

本发明属于合金领域，特别涉及一种高韧性高速钢及其制备工艺。

背景技术

高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

M3高速钢是美国钨钼高速工具钢，主要应用物重切削刀具的生产，所以传统M3高速钢耐磨但脆性大，不适于模具的选材。

发明内容

针对传统M3高速钢的缺陷，本发明的目的在于，在M3高速钢的基础上，提供一种高韧性高速钢，具有高强韧性和耐磨性，适用于模具的选材；本发明的另一目的在于提供一种高韧性高速钢的制备工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高韧性高速钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.91%~1.09%，Si：0.12%~0.48%，Mn：0.12%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：3.75%~4.75%，W：2.42%~3.58%，Mo：3.42%~4.58%，V：2.42%~2.92%，Co：0.32%~1.32%，余量为Fe。

本发明的进一步改进方案为：

一种高韧性高速钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.95%~1.05%，Si：0.2%~0.4%，Mn：0.2%~0.45%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：3.8%~4.7%，W：2.5%~3.5%，Mo：3.5%~4.5%，V：2.5%~2.85%，Co：0.4%~1.25%，余量为Fe。

本发明的更进一步改进方案为：

一种高韧性高速钢的制备工艺，包括以下步骤：

第一步、冶炼：按照上述配比，将原料经过中频炉、炉外精炼、真空脱气或经过电炉、炉外精炼、真空脱气冶炼，冶炼后浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火；

第二步、锻轧：将第一步冶炼得到的钢锭锻轧成成品钢，将得到的成品钢进行等温球化退火；

第三步、淬火：将第二步得到的成品钢进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃。

第一步中所述中频炉为15吨中频炉；所述电炉为10~30吨电炉。

第二步所述锻轧温度为970℃~1200℃。

所述等温球化退火为，820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。

第三步所述淬火温度为1150℃~1200℃。

本发明的再进一步改进方案为：第一步冶炼得到的钢锭采用ESR再次提纯工艺得到ESR钢锭，ESR钢锭等温球化退火后再进入锻扎工艺。