[發明專利]一種切紙機刀片用鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200610116601.4
• 申請日: 2006-09-27
• 公開（公告）號: CN101153374A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 續維;胡俊輝;顧新根;吳振毅;曹方杰
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C22C33/04;C21D8/02;C21D11/00;B21B37/74
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 樓仙英

技術領域

本發明涉及到一種冷作模具鋼及其冶金制造方法，尤其是涉及一種紙業加工行業制造切紙刀片用的高性能切紙刀片用鋼及其制造方法。

背景技術

模具鋼一般可以分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼三類，切紙機刀片用鋼屬于冷作模具鋼類中較為常用的一種，廣泛使用于紙業加工行業制造切紙機刀片。我國目前使用的切紙機刀片用鋼是采用國家標準GB/T1299-2000合金工具鋼中的材料序號為3-6，鋼號為CrWMn，這種切紙機刀片標準用鋼的化學成分采用C?0.95-1.05wt％、Mn?0.80-1.10wt％、Cr?0.90-1.20wt％、W?1.20-1.60wt％、Si?0.10-0.40wt％、P≤0.030wt％、S≤0.030wt％，切紙機刀片用鋼的關鍵技術指標，如珠光體顯微組織、碳化物網狀組織、碳化物帶狀組織、抗彎強度、沖擊韌性，CrWMn鋼的標準、實樣指標較低(珠光體顯微組織5級、碳化物網狀組織3.0級、碳化物帶狀組織3.5級、抗彎強度380MPa、沖擊韌性100J/cm2)，由于碳、鎢、錳含量較高，有無其他合金元素的配合作用，如釩、鉬元素等，因此指標低，不能滿足高質量切紙機刀片用鋼的要求。

上述現有的切紙機刀片鋼的制造工藝是采用電弧爐冶煉，澆注成小鋼錠鍛造開坯和軋鋼機軋制成材的工藝，具體步驟依次為：煉鋼、鍛造開坯、軋制成材、熱處理，最后形成產品。

具體地，電弧爐冶煉完成之后澆注成700Kg-1200Kg小鋼錠，將該小鋼錠置入鍛造加熱爐中，以80℃～100℃/h的加熱速度將小鋼錠加熱到1170℃～1180℃，保溫2小時，出爐鍛造至工件950℃時將其放回爐溫為1150℃～1170℃的保溫爐內保溫1小時，出爐再鍛造至工件950℃后再放回爐溫為1150℃～1170℃的保溫爐內保溫1小時，再次出爐鍛造成材，一共鍛造3個火次(加熱-鍛造-回爐，循環一次稱為一個火次)。

現有的這種制造工藝存在如下問題：

1)澆注錠型較小，小錠型降低了產品的成材率；

2)采用的是鍛造開坯生產，冶金制造的鍛造開坯成本較高；

3)鍛造開坯需要3火次進行，從而增加了開坯所需的能耗，增加了產品制造成本；

4)珠光體顯微組織、碳化物網狀組織、碳化物帶狀組織、抗彎強度、沖擊韌性等產品的主要性能指標較低。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種高性能切紙機用鋼及其制造方法，全面提高鋼的珠光體顯微組織、碳化物網狀組織、碳化物帶狀組織、抗彎強度、沖擊韌性等性能指標，滿足高質量切紙機刀片用鋼的要求。

為實現上述目的，本發明首先提供一種高性能切紙機刀片用鋼，其成分為：C?0.70～0.80wt％、Mn?0.30～0.45wt％、Cr?1.90～2.40wt％、W0.80～1.20wt％、Si?0.70～1.00wt％、Mo?0.70～1.00wt％、V?0.20～0.35wt％、P≤0.020wt％、S≤0.015wt％，其余為Fe和不可避免雜質。

以下是本發明主要元素的作用及其限定說明：

C：0.70-0.80wt％。碳元素是形成各種碳化物的基本元素，也是影響鋼的成分偏析和鋼的碳化物網狀和碳化物帶狀組織的重要元素，碳含量高于此成分設計范圍會造成碳化物網狀和帶狀組織的惡化趨勢，影響鋼的綜合性能，特別是造成鋼的抗彎強度和沖擊韌性降低；碳元素低于此成分的設計范圍要造成碳元素和其他合金元素結合形成碳化物的當量發生偏差，不能夠有效地形成穩定的碳化物，影響鋼的強度和鋼的淬硬性。

Mn：0.30-0.45wt％。錳元素不是碳化物形成元素，一定量的錳元素可以增加鋼的基體強化作用并能推遲貝氏體的轉變，但是，錳元素可以造成鋼中的殘余奧氏體的含量增加的趨勢。這里，錳不是主要的合金成分元素，錳元素太高會造成鋼的沖擊韌性的下降，因此錳含量的設計要較原來CrWMn鋼的錳含量下降了很多，有利于提高鋼的綜合性能。

Cr：1.90-2.40wt％。鉻元素在本專利成分設計中起著重要的作用，成分含量比原來CrWMn鋼的鉻含量提高了將近一倍，鉻元素在鋼種形成穩定的多種碳化物類型，主要是Cr7C3和Cr23C6類型強化基體，鉻元素提高鋼錠淬透性，鋼在回火的過程中析出穩定的彌散相，這種彌散相M7C3不但能夠提高鋼的抗回火性能，而且能夠使得鋼產生一定的紅硬性，提高鋼的抗彎強度。