[发明专利]高速钢刀具丝材及其制备方法

说明书

本发明涉及粉末冶金技术领域，公开了一种高速钢刀具丝材及其制备方法，包含以下重量百分比的组分：C：1.2~2.3%，Mn：0.30~0.50%，Si：0.50~0.75%，Cr：4.0~5.5%，V或者Nb+V：3.0~5.5%，W：5.5~10.5%，Mo：3.5~5.5%，Co：7.5~9.5%，Ti：2.0~3.0%，La：1.0~2.0%，Yb：1.0~2.0%，N：0.1~0.2%，S：0.03%，P：0.05%，O+H：0.005%，其余为Fe。本发明制备的高速钢纯净度更高，非金属夹杂物和有害气体含量减少90%，强度明显提升。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，特别涉及一种高速钢刀具丝材及其制备方法。

背景技术

高速钢是一种重要的刀具材料，据最新统计，高速钢刀具销售额占全部刀具销售额的45%左右，而在齿轮刀具和拉刀等复杂刀具的销售额中要占85%。粉末冶金高速钢是高速钢中的上品，它的特点在于无论尺寸大小和形状如何，粉末冶金高速钢材均具有碳化物细小，分布均匀的显微组织。近年全世界其年产量约1万吨，在西方工业发达国家约占高速钢总产量为1/6。所有的高级高速钢刀具制造者均采用粉末冶金高速钢。我国工具厂中只有少数几个厂使用过粉末冶金高速钢，对它只有一个很拢统的概念，只知粉末冶金高速钢是一种性能优良的高级高速钢，而不知道目前在市场上同时存在有第一代、第二代和第三代质量不同的粉末冶金高速钢。这些钢的化学成分相同，而性能不同。本发明旨在公开一种第三代粉末冶金高速钢的制备方法，以提高我国高速钢的性能。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高速钢刀具丝材及其制备方法，制备的高速钢纯净度更高，非金属夹杂物和有害气体含量减少90%，强度明显提升。

技术方案：本发明提供了一种高速钢刀具丝材，包含以下重量百分比的组分：C：1.2~2.3%，Mn：0.30~0.50%，Si：0.50~0.75%，Cr：4.0~5.5%，V或者Nb+V：3.0~5.5%，W：5.5~10.5%，Mo：3.5~5.5%，Co：7.5~9.5%，Ti：2.0~3.0%，RE：2.0~4.0%，N：0.1~0.2%，S：0.03%，P：0.05%，O+H：0.005%，其余为Fe。

本发明还提供了一种高速钢刀具丝材的制备方法，包括以下步骤：S1：按配比取用原料C、Fe、W、Mo、Co、V、Nb的纯组元或中间合金以及Si-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe、RE-M、V-N或Nb-N、Ti-C的中间合金，并对所有原料进行干燥处理，采用真空感应熔炼技术熔炼母合金；在熔炼母合金的过程中，加入的Ti-C、V-N或Nb-N、RE-M中间合金分别占各自总重量的40~60%；在熔炼后期加入由Ti-C、V-N或Nb-N粉末压制成的颗粒料进行熔炼；在熔炼最后期加入RE-M中间合金进行熔炼；S2：电渣重熔雾化：将S1制备的母合金电渣重熔，一边电渣，一边加入剩余的Ti-C、V-N或Nb-N、RE-M中间合金；并在电渣重熔后不经过凝固和再次熔化的步骤而直接雾化制成合金粉末；S3：对合金粉末依次进行还原退火和粉末压坯，制备成粉末块体坯料；S4：对S3所得粉末块体坯料进行烧结；S5：对S4所得烧结后的粉末块体坯料进行分级热处理；S6：先对所述S5所得粉末块体坯料进行变形前退火处理，然后再对粉末块体坯料进行锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理，在变形量达到5~30%时，再次进行所述变形前退火处理，然后再次对所述粉末块体坯料进行锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理；所述变形前退火处理与所述锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理交替进行，直至最终得到φ1-3mm的丝材；S7：对S6所得丝材再次进行分级热处理。在母合金熔炼后期加入TiC粉末颗粒，TiC粉末颗粒不熔化，为凝固提供大量的非均匀形核的核心，促进异质形核，起到细化晶粒和碳化物尺寸作用，有利于提高材料的硬度、耐磨性和抗弯强度等力学性能。

优选地，在所述S1中，在熔炼后期加入的Ti-C颗粒是由粒径为0.5~10μm的TiC粉末经高压压制而成的粒径为50~200mm的Ti-C颗粒。