[发明专利]新微变形空硬工具钢

说明书

本发明新微变形空硬工具钢，属于一种新型合金工具钢。适用于轻切削、慢速及细、长、薄的切削工具；薄料、轻微变形、耐磨及高韧性的剪切工具；易加工耐磨、轻微变形的冷成形工具；拉拨模具、塑料模具、成形辊、样板......等。

本世纪40年代初美国钢铁协会(AISI)空硬钢A2的原型成份为：C0.95～1.05％，Mn0.4～0.85％，Si0.1～0.4％Cr4.75～5.50％，Mo0.90～1.40％，V0.15～0.50％，S≤0.03％，P≤0.03％。按该钢的性能水平，使用范围及相变特点，上述合金元素用量以现代观点分析是不太满意的。国内外类似钢种，如原苏联CrMn₂WV，CrMn₃SiWV；日本CrMn₂V以及我国的Cr₄W₂MoV，Cr₂Mn₂SiWMoV......等，不仅钢的组份多，且热处理变形大。

本发明的目的是针对上述空硬钢进行优化设计，提供一种新型合金工具钢，它具有完全满足原型钢的性能，实现热处理变形极微，且耐磨性、韧性、热处理工艺等均优于现有国内外类似钢种。

本发明提供的新型合金工具钢，按我国合金钢的表示法可写为Cr₄MoV。其组成成份如下：碳C1.00～1.10％，锰Mn0.60～0.80％，硅Si0.5～0.70％，铬Cr3.70～4.2％，钼Mo0.8～1.00％，钒V0.4～0.5％，硫S＜0.02％，磷P＜0.02％。即适当调Mn升Si，降低Cr、Mo，定V保C。热处理加热温度960℃，空气中冷却。

按上述技术方案实施，本发明工具钢可达如下性能：(1)退火硬度HB200～220；(2)空淬硬度HRC58～62；(3)热处理变形极微：长度方向接近于零，宽度方向小于0.015％，厚度方向小于0.025％；(4)抗拉强度σ_b1600Mpa；(5)抗弯强度σ_bb3800Mpa；(6)奥氏体晶粒度10～11级；(7)淬透性高；空硬无珠光体的临界直径为270mm。无贝氏体临界直径为90mm。

本发明的合金工具钢，是在大量实验工作基础上对老钢号进行改进优化出的新钢号。其化学组分简单，成分易控，合金元素用量少，各元素间配合更合理，互作用发挥好。其退火硬度低，热处理变形小，尤其是碳化物在锻造过程及球化退火过程的行为良好。新微变形空硬工具钢可广泛代替油淬工、模具钢，热处理工艺简化，耐磨性相当于Cr₁₂MoV钢的3/4，但韧性高出1倍以上。材料生产成本较碳素工具钢及低合金工具钢增加不多，而工模具的制造费用则节省较多，且韧性相当，耐磨性高2倍，故有较强的竞争能力。