[发明专利]一种螺钉冲头用高速钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种螺钉冲头用高速钢及其制备方法，其中高速钢的化学组分按质量百分比计包括：C1.00‑1.07％，0.20‑0.40％Si，0.20‑0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.010％S，3.80‑4.20％Cr，5.50‑5.90％Mo，5.50‑5.90％W，2.20‑2.50％V，4.50‑6.20％Co，N≤0.005％，Ti≤0.016％，0.16‑0.20％Al,0.08‑0.10％RE，余量为铁和不可避免的杂质。本发明易获得高硬度高韧性组织，钢中的MC及M₆C颗粒细小；本发明的高速钢经高温球化退火和真空炉去应力退火，保证了钢材退火硬度低，面缩率高，后期金属加工的塑性好。

技术领域

本发明涉及高速钢生产技术领域，具体是一种螺钉冲头用高速钢及其制备方法。

背景技术

随着机械行业快速发展，制作标准件使用的装备及设备自动化及高效化程度越来越高，螺丝产品的冷墩机已经发展为多工位冷墩机，功能为一冲二模，其工作原理为线材调直、进线、剪短、送料进主模，一冲初锻，二冲成形坯料退出，主要是进行螺丝头部的成型作用，多工位合并后，减少了切边的工序，进而要求一冲及二冲的螺钉冲头在高速(≥400次/分)冷镦过程中具有较高的强度及韧性，保证在冷墩的过程中不崩不变形，以保证螺钉的头部不进行二次加工。

随着我国汽车、航空工业的大力发展，对高强度螺钉的要求也相应提高，螺钉的性能从8.9级向12.9级发展，螺钉的制备原料也从普钢向不锈钢、合金钢发展，因此要求冲头的硬度及热强性越来越高。目前市场上常用的W6Mo5Cr4V2、W2Mo9Cr4V2等材料制备的螺钉冲头已不能满足其生产要求，每年需进口大量的螺钉冲头材料(6000吨以上)，螺钉冲头材料急需升级。

发明内容

为满足螺钉冲头升级的需要，满足螺钉冲头高强度高韧性以及高红硬性的要求，本发明提出一种螺钉冲头材料以及该材料的制备工艺，以获得较小的碳化物颗粒以及优异的红硬性及高强性高韧性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种螺钉冲头用高速钢,化学组分按质量百分比计包括：C1.00-1.07％，0.20-0.40％Si，0.20-0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.010％S，3.80-4.20％Cr，5.50-5.90％Mo，5.50-5.90％W，2.20-2.50％V，4.50-6.20％Co，N≤0.005％，Ti≤0.016％，0.16-0.20％Al,0.08-0.10％RE余量为铁和不可避免的杂质。

本发明通过平衡W和Mo的含量，加入Re元素孕育处理，加入Co元素提高热稳定性的多元复合的设计原则，综合考虑不同元素碳化物在凝固过程中析出及长大的机理采用专用工艺制备，使其具有优异的高强性、高韧性以及红硬性。

C元素的作用，C元素是碳化物的组成元素之一，部分元素固溶于基体，提高基体强度。C元素含量不高于1.07％，以保证钢水在凝固过程中不产生或者少产生莱氏体组织也有助于控制MC碳化物数量以及碳化物偏析控制；C元素不低于1.00％，以保证热处理后达到合适的硬度。

W元素的作用，W元素是中碳化物形成元素，与碳元素形成M₆C碳化物，该碳化物阻止晶粒的长大，提高钢的高温硬度及耐磨性。W元素含量不高于5.90％。以保证钢水在凝固过程中少产生M₆C骨骼状的莱氏体组织，防止后期热加工难以破碎，影响钢的塑性；W元素不低于5.50％，以保证形成足够的碳化物，提高钢的耐磨性以及红硬性。

Mo元素的作用，Mo元素是中碳化物形成元素，在非平衡冷却情况下，Mo元素形成的碳化物发生相变，产生亚稳态的M₂C碳化物，呈片状的、扇形分布的M2C在凝固后冷却后进行锻造加热、保温时分解为细小的M₆C+MC，并使其易于分布均匀，增加钢的韧性并提高其热塑性。提高碳化物的稳定性以及钢的强度耐磨性。本发明Mo元素控制在5.50-5.90％。