[发明专利]一种高速工具钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种高速工具钢及其制备方法，高速工具钢包括C：0.45‑0.70％，Si：0.02‑0.16％，Mn：0.15‑0.40％，P：0.01‑0.03％：Se：0.02‑0.05％，Ti：3.35‑3.85％，Zr：1.11‑1.28％，Mo：2.56‑4.35％，富勒烯：0.03‑0.42％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，该种高速工具钢坯体的力学性能优良，其硬度最高达到77HRC以上，抗拉强度为4120Mpa，冲击韧度达到92αk。

技术领域

本发明涉及一种模具钢材技术领域，特别是一种高速工具钢。

背景技术

高速工具钢主要用来制备高速切削刀具，如钻头、铣刀和带锯的切削等，高速工具钢是Mo系高速钢中较为常用的工具钢，历经多年的发展，在初代M1钢的基础上，适当增加了碳和钒的含量，切削性能显著提升，因此成为红硬性、韧性、耐磨性较佳的通用型钢种。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上，在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度，而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有钨、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。

现代制造业的快速发展要求高速工具钢具有更好的性能和稳定性，从而提高其加工效率和加工精度。近年来，国内外高速工具钢材的质量和生产技术等方面都取得了较快发展，高速工具钢的发展也推动了工业产品向高级化、个体化、高附加值化的方向发展。但是现有的高速工具钢的性能仅能够满足一般材料的切削，而对于高性能零件来说，现有的高速工具钢抗弯强度和硬度仍不够高，同时冲击韧性较低，无法满足高性能零件的加工需求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种高速工具钢及其制备方法，通过对现有高速工具钢化学成分的调整，添加了Ti、富勒烯等元素，并限定各个组分的配比，使得高速工具钢具有较高的的抗拉强度和硬度，提高硬度和抗拉强度的同时，使具有一定的冲击韧度，满足高性能零件的加工需求。

具体技术方案是：

一种高速工具钢，以质量百分比计，具有如下组分：

C：0.45-0.70％，Si：0.02-0.16％，Mn：0.15-0.40％，P：0.01-0.03％：Se：0.02-0.05％，Ti：3.35-3.85％，Zr：1.11-1.28％，Mo：2.56-4.35％，富勒烯：0.03-0.42％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各组分质量百分比之和为100％。

优选的C：0.45％，Si：0.03％，Mn：0.36％，P：0.03％：Se：0.04％，Ti：3.66％，Zr：1.23％，Mo：4.05％，富勒烯：0.37％。

进一步的，本发明提供一种高速工具钢的制备方法，具体步骤如下：

(1)按高速工具钢所含组分的质量百分比进行配料，在电弧炉中熔炼，熔炼温度为1700-1800℃，熔炼时间为2-2.5h，吹氩气搅拌精炼1-2h，得初级钢水；

(2)将初级钢水进行干燥处理得到混合粉体；

(3)将干燥处理后的混合粉体装载于包套中进行抽真空除气处理并将包套密封；

(4)将装载有所述混合粉体的密封包套进行热等静压处理，热等静压的温度为950℃-1300℃，使得混合粉体形成高速工具钢材料坯体，将坯体与包套分离。

优选的，高速工具钢的制备方法中，熔炼温度为1700℃，熔炼时间为2.5h，吹氩气搅拌精炼2h。

优选的，热等静压的温度为1200℃。

本发明各元素的作用：