[發(fā)明專利]一種高釩高速鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210578306.6
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN102978536A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 南紅艷;黃帥;胡佰林;鄭喜平;尚顯光;曹建彬;崔秀芳
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: C22C38/56
• 分類號: C22C38/56
• 代理公司: 北京天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 王宇楊;胡時(shí)冶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐磨金屬材料,更具體地涉及一種高釩高速鋼。

背景技術(shù)

高速鋼是高速工具鋼的簡稱，是一種成分復(fù)雜的化合物，高速鋼除含有高的碳量外，還有大量的W、Cr、V、Mo等合金成分；合金和碳元素形成了大量的碳化物，使高速鋼具有高硬度、高紅硬性、高耐磨性和足夠的韌性，極大地提高了其切削速度，高速鋼的發(fā)明使切削中碳鋼的速度由8m/min提高到大約30m/min；因此帶來了機(jī)床工具行業(yè)的革命。

隨著被加工材料的不斷變化及生產(chǎn)加工的需要，人們不斷改變高速鋼的成分，先后出現(xiàn)了鈷高速鋼、高鉬高速鋼M1、鎢鉬高速鋼M2、高碳高釩高速鋼、加硫易切削高速鋼、超硬高速鋼M40系列。目前，高速鋼常用于鉆頭、絲錐、鋸條以及滾刀、插齒刀、拉刀等精密工具，尤其適用于制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具。

高釩高速鋼是近十多年來出現(xiàn)的一種新鋼種，高釩高速鋼不含W，同時(shí)加大碳元素的含量，形成VC和V₄C₃，使高速鋼得到高的硬度和耐磨性。高釩高速鋼以釩為主要添加元素，輔以鉻鉬等其他合金元素，充分利用釩碳化合物（VC）硬度高、形態(tài)好的特點(diǎn)來提高材料的韌性及耐磨性。作為新一代耐磨材料，高釩高速鋼目前已被用于生產(chǎn)軋輥、錘頭、球磨機(jī)襯板和轉(zhuǎn)子體等多種耐磨件。

實(shí)踐證明，高釩耐磨合金的韌性比高鉻鑄鐵高，耐磨性是高鉻鑄鐵的3倍以上，裂紋敏感性比高鉻鑄鐵低，性能價(jià)格比也高，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，勢必替代高鉻鑄鐵，成為新一代高耐磨材料的主流。該合金可大大提高耐磨部件的使用壽命和主機(jī)運(yùn)行效率，完全可替代各種用于磨料磨損工況的耐磨鑄鐵類材料。用高釩耐磨合金制造的破碎機(jī)錘頭、軋鋼機(jī)導(dǎo)輪、軋輥等，在工程機(jī)械、建材、礦山、電力等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要促進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種硬度高、耐磨性好的高釩高速鋼，本發(fā)明所述的高釩高速鋼成分質(zhì)量百分比如下：

碳（C）2.4%-3.0%，釩（V）5.0%-6.0%，鉻（Cr）4.0%-5.5%，鉬（Mo）4.0%-6.0%，鎳（Ni）0.5%-1.0%，鈮（Nb）1.0%-2.0%，硅（Si）0.4%-1.0%，磷（P）＜0.04%，硫（S）＜0.04%，余量為鐵（Fe）。

碳（C）對鋼的強(qiáng)度、硬度、淬透性以及耐磨性都有非常重要的影響。碳是形成碳化物的基本元素，碳的含量過低則碳化物少，耐磨性低，但是碳含量太高容易增大材料的脆性，所以碳元素的含量要控制在一定范圍，綜合比較，碳含量控制在2.4%-3.0%。優(yōu)選地，碳含量控制在2.5%-2.8%。

釩（V）對高速鋼耐磨性的影響最為顯著，有利于MC型碳化物的形成，提高釩的含量可獲得大量尺寸細(xì)小、彌散分布的顆粒狀MC型碳化物，從而提高高速鋼的耐磨性。本發(fā)明的高釩高速鋼中的釩含量控制在5.0%-6.0%。優(yōu)選地，釩含量控制在5.6%-5.8%。

鉻（Cr）可以提高鋼的淬透性，與碳、鐵形成多種化合物(Fe,Cr)3C，可顯著提高耐磨性，同時(shí)固溶強(qiáng)化基體，在提高強(qiáng)度和硬度的同時(shí)而不降低沖擊韌度，是耐磨材料的基本元素之一，同時(shí)還具有較強(qiáng)的高溫抗氧化、抗脫碳作用。本發(fā)明的高釩高速鋼中的鉻含量控制在4.0%-5.5%。優(yōu)選地，鉻含量控制在4.5%-5.3%。

鉬（Mo）在高速鋼中能形成足夠的二次碳化物，通過高溫固溶淬火獲得高鉬馬氏體。同時(shí)，鉬可以減小碳化物的尺寸，細(xì)化組織，從而提高合金耐磨性，本發(fā)明的高釩高速鋼中的鉬含量控制在4.0%-6.0%。優(yōu)選地，鉬含量控制在4.2%-5.7%。

鈮（Nb）是一種強(qiáng)烈促進(jìn)MC相形成的元素，添加鈮的目的在于用鈮取代釩參與MC型碳化物的形成，迫使釩固溶在基體組織中，以提高材料的二次硬化能力。釩、鈮加入后，能明顯提高亞共晶成分高速鋼的耐磨性。本發(fā)明的高釩高速鋼中的鈮含量控制在1.0%-2.0%。優(yōu)選地，鈮含量控制在1.4%-1.9%。

鎳（Ni）能提高鋼的強(qiáng)度，而不降低其塑性，改善鋼的低溫韌性，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性，同時(shí)擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，是奧氏體化的有效元素，本發(fā)明的高釩高速鋼中的鎳含量為0.5%-1.0%。優(yōu)選地，鎳含量控制在0.6%-0.8%。