[发明专利]1200MPa免热处理低成本屈氏体工具钢及生产方法

说明书

1200MPa免热处理低成本屈氏体工具钢及生产方法，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.40％～0.60％、Si≤0.1％、Mn0.4％～1.5％、Ca0.0005％～0.05％、Mg0.0005％～0.05％、Re 0.001％～0.5％、Ca/Re≥0.05、Ca/S≥0.5、Ca/Mg≥1、N≥0.005％、C/N≤100、B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明生产的工具钢，无需热处理，硬度37HRC以上，耐磨性优异，成本低；表面光洁，无氧化脱碳层，省略抛砂工艺后电镀合格率100％，使用寿命明显提升。

技术领域

本发明涉及钢铁材料制备领域，特别涉及一种免热处理低成本屈氏体工具钢及其生产方法。

背景技术

目前市场上普通工具均采用中碳钢热处理加工而成，一般要求淬火回火后硬度37HRC以上。但热处理工艺复杂，淬火加热能耗大，成本高，油烟大，不环保。例如，捆绑带卡扣或园艺工具的常规加工工序是：冶炼-热轧-退火--冲压成型-热处理-表面打磨-抛砂-滚光-电镀-组装。冲压成型前需对热轧卷板进行退火开平处理，冲压成型后进行淬火回火热处理增加强硬性，两次热处理成本高，而且表面氧化脱碳严重，表面打磨处理工艺复杂，成本高而且电镀性能不好。随着环保要求不断提升，高碳钢油淬的热处理工艺给下游锯片加工企业带来的环保压力越来越大。因此，急待开发一种低成本、环保的工具钢，以减轻下游加工企业的压力。钢的强度主要与化学成分、组织形貌和内在夹杂物水平有关。而且，为节省成本，尽量减少工具钢表面氧化脱碳，减少打磨量，省略抛砂工艺条件下电镀性能合格。

申请号为CN201510174384.3的专利文件《一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法》叙述的是厚度1-2.5mm薄工具钢钢板的生产方法，该工具钢不能满足厚规格工具用钢板的使用需求；采用低温轧制、快冷到马氏体转变温度附近低温卷取，再回火得到回火屈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。

一种免退火型中高碳钢板制造方法CN201310076240.5和一种免退火处理热轧S45C板带生产方法CN201110411594.1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。这种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使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免热处理低成本屈氏体工具钢及其生产方法，本发明生产的工具钢，无需热处理，抗拉强度1200MPa～1400MPa，硬度48HRC以上，耐磨性优异成本低；表面光洁，无氧化脱碳层，省略抛砂工艺后电镀合格率100％，使用寿命明显提升，节能环保。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

1200MPa免热处理低成本屈氏体工具钢，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.40％～0.60％、Si≤0.02％、Mn 0.4％～1.5％、Ca 0.0005％～0.05％、Mg 0.0005％～0.05％、Ba 0.01％～1.0％、Ca/Ba≥0.05、Ca/S≥0.2、Ca/Mg≥1、N≥0.020％、C/N≤25、B≤0.0008％、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述工具钢非金属夹杂物不超过1.0级；抗拉强度1200MPa～1400MPa，硬度48HRC以上；表面晶界氧化层和脱碳层均为0mm；带状偏析不超过1.5级。

所述工具钢为渗碳体片间距≤80nm的细小屈氏体组织。

以下详细阐述本发明的结构用钢各合金成分作用机理：