[其他]鋁氮硼鑄造高速工具鋼、用途及熱處理工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 88100439
• 申請日: 1988-01-26
• 公開（公告）號: CN88100439A
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉躍亭;趙彥芬
• 申請（專利權）人: 河北省冶金研究所
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32
• 代理公司: 河北省專利事務所
• 代理人: 張貳群

本發(fā)明涉及一種高速工具鋼更具體地說是一種加入Al、N、B元素的具有較好鑄造綜合性能的鎢鉬高速工具鋼、用途及熱處理工藝。

已往的高速工具鋼，如W18Cr4V，W6Mo5????Cr4V2等可用于刃具、模具毛坯鑄造，但鑄造組織粗大，脆，易崩刃，使用壽命較短。

本發(fā)明的任務是提供一種新型高速工具鋼，它克服了現(xiàn)有技術的不足，用其鑄造的刃具、模具毛坯不僅組織細小，韌性好，不易崩刃，使用壽命較長，而且熱處理工藝性好，經(jīng)熱處理后，使用效果較好，可達到W18Cr4V，W6????Mo5Cr4V2等鍛造成形加工制成的高速工具鋼工具同等的使用效果。

本發(fā)明是以如下方式實現(xiàn)的，要求化學成分為：

C0.7-1.8%，Si0.2-1.0%，Mn0.1-0.4%，

Cr2-6%，W1-20%，Mo1-12%，V0.8-4%，Al0.5-1.5%，N0.01-0.10%，B0.01-0.5%，其余為Fe和不純物質。也可在上述化學成分的基礎上添加入Nb0.1-1.5%，RE0.005-0.6%，或加入其中之一，以提高其韌性等綜合性能。

化學成分的限定理由是：

C：C的加入量要與W、Mo、V的含量相匹配，一般遵循“平衡碳”公式匹配，C是高速鋼硬度、紅硬性、抗彎強度、韌性、熱塑性等性能的主要影響元素，其含量不足0.7%時高速鋼得不到必要的硬度，考慮到鑄造高速鋼的工藝，組織結構等特點，C含量的上限質控制在1.8%，故C元素的限定范圍為0.7-1.8%。

Si：Si主要作為脫氧劑加入，其含量對高速工具鋼的碳化物形態(tài)有影響，若超過0.5%時則促使其棒狀碳化物M₂C分解生成M₆C+MC的微細碳化物，有利于強化基體，提高屈服點、提高疲勞強度，在高溫下阻止表面氧化。但如果加入量過大，會使熱傳導性下降，韌性降低，縮短工具使用壽命，所以Si含量限定為0.2～1.0%。

Mn：Mn與Si一樣，也是作為脫氧劑添加的，它有助于提高鋼的淬火性能和熱塑性。但加入量過大會由于錳化物的析出使韌性和回火軟化阻抗性能下降，并且使鋼切削性能惡化，所以Mn的含量限定為0.1～0.4%。

Cr：Cr對高速鋼的性能影響是非常復雜的，它可提高鋼的淬透性，提高馬氏體的回火穩(wěn)定性，阻礙碳化物的析出及聚集長大，提高鋼的淬火硬度，使晶粒細小，有利于二次硬化和提高紅硬性。但其含量超過10%，則耐熱性顯著變壞，韌性下降，所以Cr含量限定為2～6%。

W、Mo：W和Mo都是強化碳化物元素。W和Mo在高速工具鋼中的作用是可以互相代替的，在高速工具鋼中每1%的Mo相當于2%W的作用，W、Mo元素與C元素匹配加入，隨著其含量的增多，碳化物相應增多，并且一部分固溶于基體中強化了基體，有助于提高鋼的耐磨耗性及硬度、提高抗回火軟化性等，為了確保作為各種工具使用時的必要硬度和切削耐久性，選擇W當量2Mo+W在1.5～30%較為合適，W當量低于1.5%時淬火性能和高溫硬度等不足，超過30%時，則碳化物增加太大，且粒度大大增加，鍛造性能、韌性急劇變壞，所以W含量限定為1～20%，Mo含量限定為1～12%，添加稀土元素，可使高W、Mo含量的高速工具鋼熱塑性顯著提高，這是稀土元素使鑄態(tài)組織得到改善的結果。

V：V除與W、Mo有相同的作用外，其最大的特點是能顯著增加高速工具鋼的耐磨耗性和產(chǎn)生二次硬化效果，碳化釩是高速工具鋼中最穩(wěn)定的一種碳化物，且是金屬碳化物中最硬、最耐磨的;V量增多，能使高硬度的碳化釩增多，使晶粒微細化，使韌性提高。為了充分發(fā)揮上述作用，必須添加0.5%以上的V;但是，V的加入必須與適當?shù)腃相配合，若V量增多、C量匹配不當，也會出現(xiàn)淬火硬度降低的現(xiàn)象;此外，V量增多，磨削性和韌性降低，所以，V含量限定為0.8～4%。

Al：Al元素含量只要與C等合金元素配合得當，就可提高高速工具鋼的耐熱性和切削性能等。Al在高速工具鋼中不生成碳化物，而是均勻地分布在基體和碳化物中，對鋼回火時碳化物的聚集長大有抑制作用，延緩馬氏體分解和軟化，提高抗回火能力，提高鋼的高溫強度、抗彎強度和沖擊韌性。Al含量超過1.5%時，鋼的切削性能急劇惡化，所以其含量限定為0.5～1.5%。

N：N與C和金屬元素的作用有相類似的效果。N可提高鋼的二次硬化性、紅硬性，提高淬火溫度，細化晶粒，提高韌性;但高速工具鋼所能溶解的N量有限，所以N含量限定為0.01～0.10%。