[發明專利]一種螺釘沖頭用高速鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202010557632.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111850391B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 李棟
• 申請（專利權）人: 河冶科技股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/28;C22C38/30;C22B9/18;C22C33/04
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 金星

本發明公開了一種螺釘沖頭用高速鋼及其制備方法，其中高速鋼的化學組分按質量百分比計包括：C1.00?1.07％，0.20?0.40％Si，0.20?0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.010％S，3.80?4.20％Cr，5.50?5.90％Mo，5.50?5.90％W，2.20?2.50％V，4.50?6.20％Co，N≤0.005％，Ti≤0.016％，0.16?0.20％Al,0.08?0.10％RE，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明易獲得高硬度高韌性組織，鋼中的MC及M₆C顆粒細?。槐景l明的高速鋼經高溫球化退火和真空爐去應力退火，保證了鋼材退火硬度低，面縮率高，后期金屬加工的塑性好。

技術領域

本發明涉及高速鋼生產技術領域，具體是一種螺釘沖頭用高速鋼及其制備方法。

背景技術

隨著機械行業快速發展，制作標準件使用的裝備及設備自動化及高效化程度越來越高，螺絲產品的冷墩機已經發展為多工位冷墩機，功能為一沖二模，其工作原理為線材調直、進線、剪短、送料進主模，一沖初鍛，二沖成形坯料退出，主要是進行螺絲頭部的成型作用，多工位合并后，減少了切邊的工序，進而要求一沖及二沖的螺釘沖頭在高速(≥400次/分)冷鐓過程中具有較高的強度及韌性，保證在冷墩的過程中不崩不變形，以保證螺釘的頭部不進行二次加工。

隨著我國汽車、航空工業的大力發展，對高強度螺釘的要求也相應提高，螺釘的性能從8.9級向12.9級發展，螺釘的制備原料也從普鋼向不銹鋼、合金鋼發展，因此要求沖頭的硬度及熱強性越來越高。目前市場上常用的W6Mo5Cr4V2、W2Mo9Cr4V2等材料制備的螺釘沖頭已不能滿足其生產要求，每年需進口大量的螺釘沖頭材料(6000噸以上)，螺釘沖頭材料急需升級。

發明內容

為滿足螺釘沖頭升級的需要，滿足螺釘沖頭高強度高韌性以及高紅硬性的要求，本發明提出一種螺釘沖頭材料以及該材料的制備工藝，以獲得較小的碳化物顆粒以及優異的紅硬性及高強性高韌性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種螺釘沖頭用高速鋼,化學組分按質量百分比計包括：C1.00-1.07％，0.20-0.40％Si，0.20-0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.010％S，3.80-4.20％Cr，5.50-5.90％Mo，5.50-5.90％W，2.20-2.50％V，4.50-6.20％Co，N≤0.005％，Ti≤0.016％，0.16-0.20％Al,0.08-0.10％RE余量為鐵和不可避免的雜質。

本發明通過平衡W和Mo的含量，加入Re元素孕育處理，加入Co元素提高熱穩定性的多元復合的設計原則，綜合考慮不同元素碳化物在凝固過程中析出及長大的機理采用專用工藝制備，使其具有優異的高強性、高韌性以及紅硬性。

C元素的作用，C元素是碳化物的組成元素之一，部分元素固溶于基體，提高基體強度。C元素含量不高于1.07％，以保證鋼水在凝固過程中不產生或者少產生萊氏體組織也有助于控制MC碳化物數量以及碳化物偏析控制；C元素不低于1.00％，以保證熱處理后達到合適的硬度。

W元素的作用，W元素是中碳化物形成元素，與碳元素形成M₆C碳化物，該碳化物阻止晶粒的長大，提高鋼的高溫硬度及耐磨性。W元素含量不高于5.90％。以保證鋼水在凝固過程中少產生M₆C骨骼狀的萊氏體組織，防止后期熱加工難以破碎，影響鋼的塑性；W元素不低于5.50％，以保證形成足夠的碳化物，提高鋼的耐磨性以及紅硬性。

Mo元素的作用，Mo元素是中碳化物形成元素，在非平衡冷卻情況下，Mo元素形成的碳化物發生相變，產生亞穩態的M₂C碳化物，呈片狀的、扇形分布的M2C在凝固后冷卻后進行鍛造加熱、保溫時分解為細小的M₆C+MC，并使其易于分布均勻，增加鋼的韌性并提高其熱塑性。提高碳化物的穩定性以及鋼的強度耐磨性。本發明Mo元素控制在5.50-5.90％。