[發明專利]一種高強韌合金工具鋼線材及其制造方法

在審

• 申請號: 202011060372.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114318125A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 余子權;姚贊;金峰;趙浩洋
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C21D1/32;C21D1/18;C21D9/52
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發明公開了一種高強韌合金工具鋼線材，其除了Fe以外還含有質量百分含量如下的下述各化學元素：C：0.60～0.90wt.％、Si：1.00～3.00wt.％、Mn：0.45～1.00wt.％、Cr：0.45～1.00wt.％、Mo：0.20～0.60wt.％；其中所述高強韌合金工具鋼線材的微觀組織為回火馬氏體+彌散分布的球狀碳化物。此外，本發明還公開了上述高強韌合金工具鋼線材的制造方法，其包括步驟：(1)冶煉、澆鑄、軋制成盤條；(2)離線球化退火；(3)經過加工工序制成線材后，進行調質熱處理：加熱到奧氏體化溫度820～960℃，保溫0.5～1h，以1～50℃/s的速度淬火冷卻至室溫；再次加熱到200～400℃回火，保溫0.5～3h。本發明所述的高強韌合金工具鋼線材具有優良的抗扭轉斷裂性能，其可以有效應用于五金工具領域。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料及其制造方法，尤其涉及一種合金工具鋼線材及其制造方法。

背景技術

工具鋼是各種要求高硬度、韌性及耐磨性能的工具、刃具和量具等使用的優質鋼中的總稱。工具鋼按合金成分可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼三類。基于工具鋼的使用工況，一般要求其具備以下特性：(1)在使用溫度下硬度高，耐磨性好；(2)良好的熱處理性能，不易產生淬火開裂、回火穩定性好；(3)具有一定韌性，耐沖擊、扭轉或彎曲載荷等性能；(4)具備一定耐蝕性、紅硬性等特殊性能。

碳素工具鋼一般含碳量在0.6-1.5％范圍內，其具有淬火馬氏體+粒狀碳化物的金相組織，熱處理工藝主要是淬火和回火處理，其硬度和耐磨性能主要取決于含碳量，具有表面硬而心部軟的特點，而廣泛應用于剪刀片、下料模、鉸刀、車床工具、木工用具、帶鋸等。高速工具鋼含有大量W、Cr、Mo、V、Co等合金元素，具有良好的紅硬性、耐磨性好、強度高等特性，其主要用于制造高效率切削刀具，以及制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧等。高速工具鋼按合金元素可分為鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、高鉬系高速鋼、釩系高速鋼、鈷系高速鋼等。

為了改善工具鋼的機械性能和淬透性，而在碳素工具鋼的基礎上添加一定合金元素的這類鋼中被統稱為合金工具鋼。

國標GB/T 1299-2014《工模具鋼》中將合金工具鋼分為量具刃具用鋼、耐沖擊工具用鋼、軋輥用鋼、冷作模具用鋼、熱作模具用鋼、塑料模具用鋼及特殊用途模具用鋼這幾類。合金工具鋼的牌號較多，不同成分鋼種的性能和用途也有所區別，對于線材產品來說，主要用于五金工具行業，對鋼材的硬度、韌性和耐磨性有較高的要求，如六角扳手、螺絲批、工具套筒、鉗等。

國內鋼鐵企業生產的棒線材工具鋼牌號主要有SAE6150/50CrVA、SUP11、9SiCr等，這些合金工具鋼是在普通碳工鋼的基礎上添加Cr、V元素，合金體系較為簡單，綜合性能一般，在扭轉韌性、耐磨性等方面有很大提升空間。

現階段，我國工具鋼行業存在的主要問題是低端工具鋼產品性能需要提升，高端產品完全依賴進口，成本很高且滿足不了市場需求。因此亟需開發能滿足市場需求的優質合金工具鋼產品。

公開號為CN1422972A，公開日為2003年6月11日，名稱為“一種高強度合金工具鋼”的中國專利文獻，公開了一種高強度合金工具鋼，其應用于切削刀具、破巖刀具以及模具制造領域，采用1100～1200℃高溫淬火及500～580℃的三次回火處理，最高硬度可達58～62HRC，組織為回火馬氏體和均勻細小碳化物，但是在熱處理工藝中，奧氏體化溫度過高易造成粗大晶粒，回火次數多，增加了生產成本。