[發明專利]低鈷低合金高速工具鋼

無效

• 申請號: 200810035820.9
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN101250669A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 田慶亮;蔡珣;盧南法;潘干群;沈耀;陳躍南;安全長
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;浙江一勝特工模具股份有限公司
• 主分類號: C22C38/30
• 分類號: C22C38/30
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種材料技術領域的合金鋼，具體是一種低鈷低合金高速工具鋼。

背景技術

高速工具鋼以能在較高切速下加工金屬材料而得名，常含有多種的Cr、Mo、W、V等碳化物形成元素，以保證有高的硬度和耐磨性、高的抗熱軟化能力和好的韌性。為節約W、Mo等貴重金屬合金資源而開發的低合金高速工具鋼，應用在中低切削速度下，且對刃口抗熱軟化能力要求不高的場合。

低合金高速工具鋼尚未標準化，不包含在國標GB高速工具鋼中，中國特鋼企業協會高速鋼專業組非正式規定W+1.8Mo≥5的鋼號才可稱低合金高速工具鋼。特鋼行業2006年高速工具鋼粗鋼產量8.9萬噸，其中六分之一為符合此規定的低合金高速工具鋼，數量1.53萬噸。國際通用的高速工具鋼標準ASTMA600-92A中列出中間型(Inter?mediate)鋼，規定中間型高速工具鋼C≥0.70％，W+1.8Mo≥6.5以及Cr≥3.25％、V≥0.80％等(見附件1)。

應用較廣泛的低合金高速工具鋼，如瑞典七十年代開發的D950、D952，國內八十年代研發的W4Mo3Cr4VSi(河北冶金研究院等)和W3Mo2Cr4VSi簡稱W3(重慶大學等)。其W+1.8Mo分別為10.7、8.8和8.0，而典型高速工具鋼鋼號W6Mo5Cr4V2(M2)等W+1.8Mo的質量分數達到15％以上。W3Mo2Cr4VSi等低合金高速工具鋼設計的含碳量都符合定比碳規則——相對于各自給定的Cr、Mo、W、V量，全部生成碳化物所需的碳量稱為定比(平衡)碳，這類低合金高速鋼含碳量與定比碳的比值趨近1，而M2僅是0.75，W3等低合金高速工具鋼靠高的含碳量輔以1％Si的強化鐵素體作用，保證熱處理后的高硬度和耐磨性。

低合金高速工具鋼存在的問題，主要系趨近定比碳的高含碳量引起：一是淬、回火晶粒較粗，影響韌性；二是對過熱敏感，晶粒更易粗化、加大了鍛軋和熱處理加熱的控制難度。

高速工具鋼中加鈷，集中在超硬高速工具鋼。含鈷超硬高速鋼Co的質量百分數一般為5-8，陳景榕教授論述了超硬高速鋼節約用鈷的可能性，Co從0-8％范圍內硬度、抗彎強度、韌性變化是：Co從0-3％范圍硬度、強度、韌性均隨Co量同步增大；Co＞3％隨Co增多，強度、韌性，不升反降，硬度雖繼續增長，但增幅減緩。劉宇等指出對于＜1.5％V的鋼，為滿足超硬性要求，3％Co(再加上碳平衡技術)是必須的。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國發明專利——低鈷超硬高速工具鋼，(申請號9914879.7)公開說明書中，所指低鈷2.5-3.5％，都是含Co?3％的超硬高速工具鋼。進一步檢索中，尚未發現低合金高速工具鋼中加鈷的公開報導。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種低鈷低合金高速工具鋼，使其采用比3％低得多的Co來加以改善現有低合金高速工具鋼存在的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明所述的低鈷低合金高速工具鋼，其包含的組分及質量百分數為：C?0.85-0.95，Si?0.70-1.10，Mn?0.20-0.40，P0-0.030，S?0-0.030，Cr?3.80-4.40，Mo?1.30-2.00，W?4.80-5.60，V?1.40-1.80，Co?0.30-1.80，余量為Fe。

所述Co的優選質量百分數是0.30-1.50，進一步優選值是0.30-1.00及1.00-1.50。

本發明按現有高速工具鋼冶金方法制備。

本發明在W+1.8Mo＝7％的低合金高速工具鋼中加入小于2％Co，保持了W3等低合金高速鋼優點，又提高和改善其性能，能更好滿足工況條件下使用要求，并相應減少工具鋼消耗。

本發明W+1.8Mo＝7％，滿足W+1.8Mo＝6.5％或5％低合金高速鋼條件。

本發明W、Mo、Cr、V恰當配合，是高硬度和耐磨性、熱穩定性的重要保證。

本發明C?0.85-0.95％，與定比碳之比值趨近1，結合1％Si強化基體的作用，保證了鋼的硬度和耐磨性。

本發明加Co的作用是：

1、細化晶粒，提高韌性。Co有補充W、Mo作用，阻礙奧氏體本質晶粒長大，在一定程度上抑制W3等低合金高速工具鋼碳量高的粗晶，細化晶粒1級以上，提高了韌性。

2、抑制過熱，改善工藝性能。Co阻礙晶粒長大的作用，一定程度抑制了W3等低合金高速工具鋼因高碳降低了固相線和晶界溶化溫度，鋼易過熱的傾向，改善鍛軋與熱處理工藝性。