[发明专利]高速钢丝材的制备方法

说明书

本发明涉及粉末冶金技术领域，公开了一种高速钢丝材的制备方法，在熔炼母合金的过程中，加入的RE‑M中间合金占RE‑M总重量的40~60%；将母合金一边电渣，一边加入剩余La‑M和Yb‑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；在制粉过程中，同时喷射0.5~2μm的TiC或/和VN粉末，得到TiC或/和VN粉末复合的合金粉末；将合金粉末制备成棒料；对棒料烧结和分级热处理、变形前退火处理，然后再对粉末块体坯料进行变形处理得丝材后再次分级热处理。本发明制备的粉末高速钢纯净度更高，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丝材的制备方法。

背景技术

高速钢具有高硬度、高强度、耐磨性好的特点，广泛应用于精密刀具制作以及模具制造业。相比于传统的铸造高速钢，利用粉末冶金法制备得到的高速钢显著地改善了显微组织当中碳化物偏析的问题，极大地提升了材料的力学性能以及工作时的稳定性。目前商用的粉末冶金高速钢主要由气雾化合金粉－热等静压联合法进行制备，得到的高速钢具有明显的细晶组织，碳化物均匀分布，强度性能均在3500MPa以上，部分牌号性能可以达到4000MPa以上，但是由于生产所耗成本居高不下，严重限制了其大规模应用。有研究报道，利用商业M2合金粉掺杂氮化钒粉末通过球磨活化与冷压烧结的方式，在1160℃可以基本实现材料的致密化，相对密度高达99．4%，强度性能也能够维持在2500～3000MPa左右，并极大地降低了生产成本。因此，本发明旨在公开一种冷压烧结法制备低成本、高性能的粉末冶金高速钢的方法。

发明内容

发明目的：针对高速钢材料寿命低的问题，本发明提供一种高速钢丝材的制备方法，制备的高速钢组织细小、碳化物均匀、有害杂质量少，抗弯强度、韧性和耐磨性明显提升。

技术方案：本发明提供了一种高速钢丝材的制备方法，S1：按配比取用原料Fe、W、Mo、Co、V、Nb的纯金属或中间合金以及C-Fe、Si-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe、RE-M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RE-M中间合金占RE-M总重量的40~60%；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La-M和Yb-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；在所述制粉过程中，同时喷射0.5~2μm的TiC或/和VN粉末，得到TiC或/和VN粉末复合的合金粉末； S3：对合金粉末依次进行球磨、还原退火、粉末压坯，制备成直径为10~200mm的棒料；S4：对S3所得棒料进行烧结；S5：对S4所得烧结后的棒料进行分级热处理；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。

优选地，在所述S1中，熔炼母合金的具体工艺如下：在真空度10^-5~10³Pa的条件下，首先在1380~1580℃熔化Fe、W、Mo、Co、V、Nb纯金属，保温10~15min，然后在1280~1580ºC加入C-Fe、Si-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe的中间合金，搅拌均匀后除渣，保温15~35min，然后在1250~1450ºC加入40~50%的RE-M中间合金，搅拌均匀，保温3~5min，出炉前电磁搅拌3~5min。

进一步地，在所述S2中，雾化制成合金粉末的方式为气雾化制粉，采用氩气雾化，氩气纯度99.9%，雾化压力10~30MPa，制备出来的合金粉末的D50为20~60μm。