[发明专利]高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢及其生产方法

说明书

本发明涉及高表面硬度折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢，钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.40％～0.6％，Si≤0.1％，Mn 0.4％～1.5％,Al≤0.06％，Ca 0.0005％～0.05％，Re 0.01％～0.5％，Cu 0.2％～1.0％，Mg≤0.05％，Ca/S≥0.3，Ca/Mg≥1，Ca/Re≥0.02，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明所生产的工具钢含Si量低，表面光洁，无晶界氧化层和脱碳层，无需热处理表面硬度45HRC以上,耐磨性优异；抗拉强度550MPa～650MPa，屈强比50％以下，180°折弯不开裂，折弯性能优异。

技术领域

本发明涉及工具钢生产技术领域，尤其涉及一种折弯性能优异的中碳球化索氏体工具钢及其生产方法。

背景技术

常规工具钢由于碳含量高，热轧组织以珠光体为主，脆性大，不适合折弯加工形状复杂零件，折弯很小的角度即开裂。随着时代的发展，工具钢用途越来越广，不仅要求热处理后硬度37HRC以上，加工的形状也越来越复杂。为满足一些复杂零件的折弯加工需求，通常采用冷轧退火工具钢作原料，经多道次退火、冷轧才能满足折弯使用需求，生产成本高。热轧板的成分和组织是影响折弯性能和热处理硬度的主要因素，而表面氧化脱碳也是影响硬度和折弯性能的主要因素之一，而且通常情况下脱碳层深，打磨量大，导致生产效率低。目前高碳工具钢的表面脱碳层深度通常控制在板厚的2.0％左右，全厚度规格最好水平是不超过板厚的1.0％，而且板越厚越不易控制。

另一方面，热处理淬火产生油烟严重环境污染，且加热能源消耗大。

为适应时代发展，满足工具钢加工形状复杂零件的需求，减少表面打磨量，提高生产效率，降低成本，急需开发一种折弯性能优异、成本低、脱碳层深度小或表面无氧化脱碳层的高表面硬度工具钢，替代热处理工具钢。

公告号为CN104745786B的中国发明专利公开了“一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法”，涉及一种厚度为1-2.5mm薄工具钢钢板的生产方法，不能满足厚规格工具用钢板的使用需求；其采用低温轧制、快冷到马氏体转变温度附近低温卷取，再回火得到回火索氏体降低强硬性的生产工艺，一方面对卷取机能力要求极高，另一方面卷取过程中发生马氏体相变，马氏体脆性极大，极易断带，且卷后要进行550～700℃高温回火处理，成本较高。该技术方案中控制脱碳深度不超过板厚的1％。

公告号为CN103173598B的中国发明专利公开了“一种免退火型中高碳钢板制造工艺”，公开号为CN102417959A的中国专利申请公开了“一种免退火处理热轧S45C板带的生产方法”，采用两相区或铁素体区低温大压下轧制，高温卷取堆垛，得到60％铁素体和部分球化珠光体，软化降低钢板硬度到80-85HRB。上述工艺得到的钢板铁素体量多，块大，必须淬火回火才能使用，而且热处理后硬度低，不能满足高端工具钢的使用要求。

公开号为CN110499479A的中国专利申请公开了“一种电镀性能优异的高强栓紧带用钢及其制造方法”、公开号为CN110499447A的中国专利申请公开了“一种电镀栓紧带卡扣用钢及其制造方法”、公开号为CN111206179A的中国专利申请公开了“一种高疲劳寿命电镀板钩用钢及其制造方法”，主要通过控轧控冷控制钢板表面质量，使表面脱碳深度不超过板厚的1.5％，从而提高电镀性能。热轧板硬度均在100HRB以下，需要淬火、回火等多道热处理工序才能达到使用要求的37HRC以上硬度，成本高，且效率低。

公开号为CN105177430A的中国专利申请公开了“一种合金工具钢及其生产方法”，涉及一种中碳工具钢，钢中含有：C 0.5％，Si 0.2％，Mn 0.5％，Cr 5.0％，Mo 2.3％，V0.5％，S≤0.003％，P≤0.02％，该合金工具钢中加入Cr、Mo、V等合金较多，冶炼需采用电渣重熔浇注铸锭，成材率低，需要软化退火、球化退火、淬火、回火等多道热处理工序，成本高，不适于加工制造形状复杂的各类工具。