[发明专利]一种五金工具用钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种五金工具用钢及其制备方法，该五金工具用钢按质量百分比包括如下元素组成：C 0.54‑0.64％、Si 0.20‑0.35％、Mn 0.50‑0.80％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 0.90‑1.20％、Mo 0.15‑0.25％、Cu≤0.20％、Ni 0.05‑0.15％、V 0.10‑0.18％、Al 0.015‑0.050％、N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，并提供该五金工具用钢的制备方法。本发明的五金工具用钢具有良好的耐磨性、高硬度、高韧性、高疲劳寿命，完全满足高端五金工具用钢工作的质量要求。

技术领域

本发明涉及一种工具用钢及其制备方法，尤其涉及一种五金工具用钢及其制备方法。

背景技术

工具用钢一般分为碳素工具钢、合金工具钢，五金工具用钢是在碳素工具钢基础上加入Cr、Mo、Ni、V、Nb等合金元素以提高其淬透性、韧性、耐磨性，具有较高的硬度，以及高的耐磨性和适当的韧性，主要用于制造高硬度钳子、活口扳手、螺丝刀等手工工具。

五金工具用途广泛，使用环境复杂多变，要求其具有较高的硬度、强度和韧性，在承受相当大的载荷条件下，仍能保持其形状不变，使五金工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，同时需具备良好的耐磨性以及较高的使用寿命，以保证五金工具的正常使用。因此，对原材料的质量要求相当严苛。目前，由现有的CrV、CrMo、CrB、CrNi等系列钢种制得的五金工具工作时难以承受较高的负荷，易产生破损、变形，难以适应复杂的使用环境，且磨损严重，使用寿命较短，难以满足高端五金工具工作的质量要求。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的为提供一种耐磨性、高硬度、高韧性、高疲劳寿命的五金工具用钢，本发明的第二目的为提供该五金工具用钢的制备方法。

技术方案：本发明的五金工具用钢，按质量百分比包括如下元素组成：C 0.54-0.64％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.50-0.80％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 0.90-1.20％、Mo0.15-0.25％、Cu≤0.20％、Ni 0.05-0.15％、V 0.10-0.18％、Al 0.015-0.050％、N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。

该技术方案的原理是：基于合金元素成分优化设计，其中，合金元素成分优化设计的依据如下：

C：获得高强度及淬透性的主要元素，C含量需在0.54以上。含碳量越高，钢的强度越高，而塑性越低，因此C含量上线不超过0.64％。

Si：能提高钢的弹性极限，但影响冷加工性能，对淬透性影响不大，同时不影响钢的塑性延伸率及断面收缩率，因而控制其含量在0.20％以上，但不超过0.35％。

Mn：能提高钢的淬透性，但Mn在钢的凝固过程易产生偏析，在淬火回火时，Mn易偏聚于晶界，促进回火脆性，降低Mn含量有利于减少钢坯偏析，为保证性能稳定，Mn含量控制在0.50-0.80％。

P：提高钢的冷脆性，是有害残存元素。在钢液凝固时形成微观偏析，增加钢的延迟断裂敏感性，因此控制P含量在0.020％以下。

S：提高钢的热脆性，恶化热加工性能；在钢液中形成MnS夹杂，恶化钢的冷加工性能；因而控制其含量在0.015％以下。

Cr：能有效增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度，并有利于高温下保持强度，但含量过高会恶化钢的冷加工性能，为了保证钢的淬透性，将Cr含量控制在0.90-1.20％。

Mo：能改善钢的淬透性和回火稳定性，降低钢对回火脆性的敏感性，改善碳化物不均匀性，从而提高钢的强度和韧性，Mo含量控制在0.15-0.25％。

Ni：Ni能够提高钢的淬透性和改善低温冲击韧性。但含量过高会作用效果饱和，且增加生产成本，Ni控制在0.05-0.15％较为合适。