技术领域
本发明涉及一种钢材及其制备工艺，尤其涉及一种新型高速钢材料及其制备工艺。所述新型高速钢材料在滚丝轮行业以及螺帽冲模行业存在可替换M42的成本和寿命优势。
背景技术：
M42钢材是一种现有的高速钢材料，其主要用于精密高耐磨五金冷冲模，也可用于精密切削工具，其具有高温硬度高，被加工工件精密度高的特点。然而，现有的M42钢材对Co的含量要求较高，M42钢材中含钴8%，即1吨M42需要钴元素80千克。而Co是一种贵金属，如此不但导致M42钢材价格较高，且不利于国家对于贵金属资源的保护。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种新型高速钢材料及其制备工艺，其中，新型高速钢材料在滚丝轮行业以及螺帽冲模行业存在可替换M42的成本和寿命优势。
为实现上述发明目的，本发明提供一种新型高速钢材料，其按质量百分比计包括：
C：0.85%~0.92%；
Si：0.70%~1.10%；
Mn：0.20%~0.50%；
P：0%~0.030%；
S：0%~0.030%；
W：1.20%~2.20%；
Mo：4.50%~6.75%；
Cr：3.80%~4.50%；
V：1.20%~2.20%；
Ni和Cu：0%~0.55%，其中，Ni≤0.25；Cu≤0.35。
作为本发明的新型高速钢材料的改进，所述新型高速钢材料按质量百分比计包括：
C：0.88%~0.91%；
Si：0.90%~1.00%；
Mn：0.30%~0.40%；
P：0%~0.025%；
S：0%~0.015%；
W：1.20%~1.35%；
Mo：4.90%~5.20%；
Cr：3.95%~4.10%；
V：1.85%~2.20%；
Ni：0%~0.25%；
Cu：0%~0.30%。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种根据如上所述的新型高速钢材料的生产工艺，其包括如下步骤：
S1、按新型高速钢材料的成分配比，将各原材料加入到电弧炉中，形成钢水；
S2、将所述的钢水浇铸形成电极棒，将所述电极棒进行等温退火，得到铸锭；
S3、将所述铸锭进行电渣重熔，得到电渣锭，将所述电渣锭进行等温退火；
S4、将等温退火后的电渣锭进行十字等向锻造，形成中间坯，将所述中间坯进行等温退火；
S5、将中间坯经过轧制或锻造形成成品钢，将所述成品钢进行等温退火；
S6、将等温退火后的成品钢进行等温球化退火；
S7、将等温球化退火后的成品钢进行三段预热，淬火并保温，回火；
S8、深冷处理，得到本发明所述的新型高速钢材料。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述步骤S1中，在将各原材料加入到电弧炉中的同时，将造渣材料、增碳剂、氧化剂以及还原剂加入到所述电弧炉中。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述步骤S2中，将所述钢水通过钢模圆桶浇铸形成电极棒，将所述电极棒进行5-7天的等温退火，得到铸锭。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述步骤S5中，将中间坯经过轧制形成成品钢，将所述成品钢进行5-7天的等温退火，得到的成品钢为直径小于50mm的圆钢或厚度为20mm、宽度为610mm的扁钢。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述步骤S5中，将中间坯经过锻造形成成品钢，将所述成品钢进行5-7天的等温退火，得到的成品钢为直径大于51mm的圆钢或厚度大于21mm、宽度小于611mm的扁钢。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述步骤S6具体包括：将等温退火后的成品钢在840-860℃条件下，等温退火10h，随炉冷却到740-760℃，等温退火8h，随炉冷却至200℃，出炉空冷。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述步骤S7具体包括：650℃下，预热2h，850℃下，预热2h，1020℃下，预热2h，；1160℃淬火，并根据成品钢材的有效厚度设定保温时间；回火4次，每次540-560℃。
作为本发明的新型高速钢材料的生产工艺的改进，所述深冷处理具体包括：在-160℃下，保温4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的新型高速钢材料的性能与M42钢材相当，其不含有Co元素，价格较低，有利于国家对于贵金属资源的保护。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
本发明提供一种取代现有M42钢材的新型高速钢材料，其按质量百分比计包括：
C：0.85%~0.92%；Si：0.70%~1.10%；Mn：0.20%~0.50%；P：0%~0.030%；S：0%~0.030%；W：1.20%~2.20%；Mo：4.50%~6.75%；Cr：3.80%~4.50%；V：1.20%~2.20%；Ni和Cu：0%~0.55%。
作为一种优选的实施方式，本发明的新型高速钢材料按质量百分比计包括：C：0.88%~0.91%；Si：0.90%~1.00%；Mn：0.30%~0.40%；P：0%~0.025%；S：0%~0.015%；W：1.20%~1.35%；Mo：4.90%~5.20%；Cr：3.95%~4.10%；V：1.85%~2.20%；Ni：0%~0.25%；Cu：0%~0.30%。
基于如上所述的新型高速钢材料，本发明还提供一种新型高速钢材料的生产工艺，其包括如下步骤S1~S8，其中，步骤S1~S5为冶炼工艺，通过冶炼工艺能够得到成品钢，步骤S6~S8为热处理工艺，通过热处理工艺，能够提高成品钢的高耐磨性，使其韧性处于最佳范围。
S1、按新型高速钢材料的成分配比，将各原材料加入到电弧炉中，形成钢水。
其中，在将各原材料按成分配比，加入到电弧炉中的同时，将造渣材料、增碳剂、氧化剂以及还原剂加入到所述电弧炉中，在高温作用下，形成钢水。
S2、将所述的钢水浇铸形成电极棒，将所述电极棒进行等温退火，得到铸锭。
其中，将所述钢水通过钢模圆桶浇铸形成电极棒，将所述电极棒进行5-7天的等温退火，得到铸锭。
S3、将所述铸锭进行电渣重熔，得到电渣锭，将所述电渣锭进行等温退火；
其中，将所述铸锭进行电渣重熔，得到电渣锭，将所述电渣锭进行5-7天的等温退火。
S4、将等温退火后的电渣锭进行十字等向锻造，形成中间坯，将所述中间坯进行等温退火。
其中，通过十字等向锻造，使得中间坯没有方向性，经过十字等向锻造的中间坯的横竖冲击值比为10:8。十字等向锻造后，将所述中间坯进行5-7天的等温退火。
S5、将中间坯经过轧制或锻造形成成品钢，将所述成品钢进行等温退火。
其中，将中间坯经过轧制或锻造形成成品钢，将所述成品钢进行5-7天的等温退火。需说明的是，步骤S2~S5中的等温退火，是为了得到球状珠光体，以获得最好的原始组织，原始组织的好差程度则直接关系到成品钢最终的力学性能。
进一步地，轧制和锻造的选择，应考虑成品钢的尺寸。具体地，将中间坯经过轧制形成成品钢，将所述成品钢进行5-7天的等温退火，得到的成品钢为直径小于50mm的圆钢或厚度为20mm、宽度为610mm的扁钢。在另一实施方式中，将中间坯经过锻造形成成品钢，将所述成品钢进行5-7天的等温退火，得到的成品钢为直径大于51mm的圆钢或厚度大于21mm、宽度小于611mm的扁钢。
S6、将等温退火后的成品钢进行等温球化退火。
其中，所述步骤S6具体包括：将等温退火后的成品钢在840-860℃条件下，等温退火10h，随炉冷却到740-760℃，等温退火8h，随炉冷却至200℃，出炉空冷。
S7、将等温球化退火后的成品钢进行三段预热，淬火并保温，回火。
其中，所述步骤S7具体包括：650℃下，预热2h，850℃下，预热2h，1020℃下，预热2h，；1160℃淬火，并根据成品钢材的有效厚度设定保温时间；回火4次，每次540-560℃。
S8、深冷处理，得到本发明所述的新型高速钢材料。
其中，所述深冷处理具体包括：在-160℃下，保温4h。
综上所述，本发明的新型高速钢材料的性能与M42钢材相当，其不含有Co元素，价格较低，有利于国家对于贵金属资源的保护。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。