[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)特超級(jí)純凈高速工具鋼的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910301632.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN109988971B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李陽(yáng);楊皓;姜周華;呂劍波;徐光;孫深;王琦;孫萌;張磊;白璐;王琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/20;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C21C7/00;C21C7/06;C21C7/072;C21C7/10;C22C33/04
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發(fā)明提出一種生產(chǎn)特超級(jí)純凈高速工具鋼的方法，方法為按照目標(biāo)鋼種成分配料，將工業(yè)純鐵、金屬鉻、金屬鎢、金屬釩放置到坩堝內(nèi)；金屬鋁、石墨塊、工業(yè)硅、鉬錳鎂合金置于內(nèi)置密封倉(cāng)內(nèi)；抽真空后升溫至原料熔清，添加鋁預(yù)脫氧后保溫；依次加入石墨塊、工業(yè)硅后保溫；通入高純氬氣，壓力穩(wěn)定后加入鉬錳鎂合金進(jìn)行深脫氧與合金化處理；澆鑄溫度控制在1530℃～1535℃；澆鑄結(jié)束后保壓冷卻20min，排出氣體冷卻至室溫后取出鋼錠，即可獲得特超級(jí)純凈高速工具鋼。本發(fā)明的方法中利用MoMnMg合金深脫氧、脫硫；并強(qiáng)化合金中Mg細(xì)化組織、變性?shī)A雜、破碎碳化物的特點(diǎn)，并利用壓力提高其作用效果，最終冶煉出全氧含量≤0.0002％，硫含量≤0.0005％的特超級(jí)純凈高速工具鋼，顯著改善其塑、韌性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生產(chǎn)特超級(jí)純凈高速工具鋼的方法，尤其涉及在加壓感應(yīng)爐中高壓力下加鉬錳鎂合金深脫氧冶煉高速工具鋼。

背景技術(shù)

高速工具鋼是Mo系高速鋼中較為常用的工具鋼，歷經(jīng)多年的發(fā)展，在初代M1鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加了碳和釩的含量，切削性能顯著提升，因此成為紅硬性、韌性、耐磨性較佳的通用型鋼種。其硬度通常在62～65HRC，而紅硬性通常也在60～63HRC，是以常用于高速切削。但采用常規(guī)方法冶煉的高速工具鋼中的全氧含量一般在10～20ppm、硫含量一般在30～50ppm，鋼中雜質(zhì)較多，存在碳化物破碎不均，帶狀偏析嚴(yán)重等問(wèn)題，導(dǎo)致鋼的性能惡化，質(zhì)量不均。且常規(guī)冶煉方法鋼中鉬成分較高，極易氧化，燒損嚴(yán)重，而錳容易揮發(fā)，收得率難以控制，且潔凈化水平難以進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)特超級(jí)純凈高速工具鋼的方法，通過(guò)優(yōu)化工藝步驟，使用一種新型深脫氧劑，利用強(qiáng)脫氧元素鎂、錳與鉬結(jié)合減少其燒損，并利用鉬作為揮發(fā)元素錳、鎂的載體，進(jìn)而充分利用復(fù)合深脫氧技術(shù)，制備一種超低全氧、硫含量，碳化物破碎均勻，較少或無(wú)帶狀偏析，產(chǎn)品質(zhì)量均勻的高速工具鋼。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的主要技術(shù)方案包含：

一種生產(chǎn)特超級(jí)純凈高速工具鋼的方法，包括如下步驟：

步驟1，配料：依照目標(biāo)鋼種成分按質(zhì)量百分比記為：C:0.97～1.05％、Si:0.40～0.50％、Mn：0.30～0.35％、Cr：3.5～4.0％、Mo：8.2～9.2％、W：1.4～2.1％、V:1.75～2.25％、Ni+Cu：≤0.75％、Mg:0.016～0.023％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素；計(jì)算并稱重所需原料，原料種類為：工業(yè)純鐵、金屬鉻、金屬鎢、石墨塊、工業(yè)硅、金屬釩、鉬錳鎂合金塊；

步驟2，熔煉：將爐料包括工業(yè)純鐵、金屬鉻、金屬釩和金屬鎢置于坩堝中；將金屬鋁、石墨塊、工業(yè)硅以及鉬錳鎂合金塊依次置于與坩堝相連的內(nèi)置密封倉(cāng)內(nèi)；抽真空后，將坩堝升溫至爐料熔清；

步驟3，預(yù)脫氧與合金化：向步驟2的爐料中，在真空狀態(tài)下，添加金屬鋁后保溫2-3min，依次加入石墨塊、工業(yè)硅，保溫2-3min；

步驟4，加壓：充氬氣使?fàn)t內(nèi)壓力超過(guò)常壓，并持續(xù)充氣至達(dá)到預(yù)設(shè)壓力0.98～1.02MPa；

步驟5，復(fù)合深脫氧：壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力并穩(wěn)定后，加入鉬錳鎂合金塊，達(dá)到穩(wěn)定壓力后保溫3-5min；

步驟6，澆鑄：澆鑄溫度控制在1530℃～1535℃；澆鑄結(jié)束后保壓，再冷卻、排除氣體后取出鋼錠，即可獲得特超級(jí)純凈的高速工具鋼。

進(jìn)一步地，上述所用鉬錳鎂合金塊中各成分的質(zhì)量百分比為：鎂1～5％、錳5％、其余為鉬。

優(yōu)選地，上述所用鉬錳鎂合金塊中各成分的質(zhì)量百分比為：鎂3～5％、錳5％、其余為鉬。

進(jìn)一步地，上述步驟2中，所述抽真空為10Pa以內(nèi)。