本发明涉及一种金属复合材料
技术领域：
，具体地说是一种耐磨丝锥专用钢。
背景技术：
：高速钢的主要合金元素钨和钼等在地球上储量有限，贵重而且稀缺。合理节约使用合金元素，使高速钢不断创新发展，有着长远而现实的意义。高速钢的主要用途是制造机床切削工具，但每类工具的切削条件不同，因此对钢的性能要求也不同。针对每类工具的使用要求来研究选择钢种，将是今后长期的任务。螺纹刀具用量很大，如丝锥作为孔加工工具，每年需使用大量的高速钢。根据螺纹刀具的工作特点，对高速钢的性能有特殊要求：1)要求高速钢韧性良好，否则在切削加工过程中易崩刃掉齿；2）要求钢的耐磨性良好；3）由于螺纹刀具的切削速度不高，并不要求钢具有特别高的硬度和红硬性。国外制造螺纹刀具如丝锥专用钢种是M7（W2Mo9Cr4V），由于该钢的价格较高，我国很少生产，目前我国主要用M2、W9钢生产丝锥，而W9钢因碳化物颗粒尺寸较大，易崩刃而不使用。但一些丝锥生产厂家反映有时使用M2钢也经常有崩刃现象。因此，有必要开发一种耐磨丝锥专用钢。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是，提供一种耐磨性好的，硬度高的耐磨丝锥专用钢。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.02-1.07%；W：6.0-6.3%；Mo：6.0-6.2%；Cr：3.95-4.1%；V：2.4-2.6%；Mn：0.25-0.35%；Si：0.35-0.4%；Nb：0.1~0.15%；Ti：0.1~0.2%；P：≤0.025%；S：≤0.005%；其余为Fe和杂质。进一步改进在于，该耐磨丝锥专用钢，该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.03-1.05%；W：6.15-6.25%；Mo：6.05-6.15%；Cr：3.95-4.1%；V：2.45-2.55%；Mn：0.26-0.32%；Si：0.38-0.4%；Nb：0.1~0.15%；Ti：0.1~0.2%；P：≤0.025%；S：≤0.005%；其余为Fe和杂质。进一步改进在于，该耐磨丝锥专用钢，该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.05%；W：6.15%；Mo：6.05%；Cr：4.0%；V：2.5%；Mn：0.3%；Si：0.39%；Nb：0.12%；Ti：0.13%；P：0.015%；S：0.002%；其余为Fe和杂质。进一步改进在于，该耐磨丝锥专用钢，该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.03%；W：6.2%；Mo：6.1%；Cr：4.0%；V：2.6%；Mn：0.32%；Si：0.38%；Nb：0.13%；Ti：0.15%；P：0.015%；S：0.002%；其余为Fe和杂质。本发明主要组份范围确定的理由如下：碳，它与碳化物形成元素形成的各种碳化物是钢材获得高温强度的重要组织因素。适量的过剩碳化物可阻止晶粒长大，提高耐磨性。但碳含量过高，会使钢材失去塑性，另外由于碳化物过多，分布不均匀，也会引起模具崩裂。本发明碳适宜的含量为1.02-1.07%；硅，硅在炼钢的过程中主要是作为还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，与钼、钨和铬能相结合，有效提高钢的抗腐蚀性和抗氧化性，本发明硅适宜的含量为0.35-0.4%；锰，在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，且有较高的强度和硬度，提钢的淬性，改善钢的热加工性能；本发明锰适宜的含量为0.25-0.35%；铬，主要作用是提高钢的淬透性、耐磨性和抗氧化性，铬是一种强烈的碳化物形成元素，它能与碳形成多种化合物，以及与铁碳形成复合的化合物，提高钢的硬度和强度，而且铬与钨共同形成复合碳化物，铬能提高复合碳化物于温度较低时在奥氏体中的溶解度，还能阻止高温时碳化物的集聚。但过高的铬含量有损于钢的高温强度。本发明铬适宜的含量为3.95～4.1％；钒，钒是高速钢中最稳定的形成碳化物元素之一，主要作用是能细化钢的晶粒组织，提高钢的高温硬度和高温强度，韧性和耐磨性，当它在高温熔入奥氏体时可增加钢的淬透性，可以防止钢的过热敏感倾向。但钒含量高的钢回火后机械性能不佳，磨削性也较差。本发明钒适宜的含量为2.4～2.6％；钨，主要作用是能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢材的耐磨性。本发明钨适宜的含量为6.15～6.25％；钼，主要作用是可提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性。但钼含量高的钢在加热到800℃～850℃以上时极易脱碳。本发明钼适宜的含量为6.0-6.2%。铌，它是比钒还强的碳化物形成元素。钢中少量的铌主要以碳化铌的形式存在。可以阻止奥氏体晶粒长大，从而提高了韧性，改善了热加工的工艺性能。本发明铌适宜地含量为0.1~0.15%；钛，可改善耐磨性能。本发明采用钛的含量是0.1~0.2％。本发明还要解决的技术问题是，提供一种耐磨性好的，硬度高的耐磨丝锥专用钢的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该耐磨丝锥专用钢的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：（1）选料：按待制备耐磨丝锥专用钢的各元素重量份数选料，C：1.02-1.07%；W：6.0-6.3%；Mo：6.0-6.2%；Cr：3.95-4.1%；V：2.4-2.6%；Mn：0.25-0.35%；Si：0.35-0.4%；Nb：0.1~0.15%；Ti：0.1~0.2%；P：≤0.025%；S：≤0.005%；其余为Fe和杂质，同时控制原料中的有害元素含量，其中：S含量≤0.005%，P含量≤0.025%；（2）铸锭：中频真空感应炉冶炼制备铸锭，采用中性坩埚将合金及高速钢返回料熔化倒入钢包，经感应炉外精炼，VD真空脱气，保证[N]≤50ppm，钢水经下注法浇注为铸锭；（3）重铸锭：采用真空自耗重熔炉对自耗铸锭重熔，得到重熔锭，真空自耗过程中，在自耗铸锭上绑缚钙铁线；（4）开坯轧制：对步骤（3）中所得到的重熔锭开坯、锻打和热轧，重铸锭经1150℃-1175℃加热开坯然后经锻打和热轧得到钢盘条，对钢盘条热处理，即得耐磨丝锥专用钢。进一步改进在于，所述步骤（4）中的热处理的步骤为：首先1200-1250℃淬火，然后560-580℃回火三次，每次1-2小时；含碳量为0.65-0.8时在淬火前需要进行超饱和渗碳使表面碳含量达到0.98-1.08。在研制新钢种时，在保证钢的良好性能的前提下，从经济意义上讲：1)充分利用国家资源，节省稀缺或贵重的合金元素；2)充分发挥多元少量的作用；3)充分利用热处理方法。本发明有以下优点和效果：该耐磨丝锥专用钢具有硬度高抗弯折、耐压强度高的特点。本发明的有益效果是：1）C含量控制在1.02-1.07%较窄的范围内，保证钢的性能稳定；2）钢中的V含量控制在2.4～2.6％的范围内，同时添加了Ti增强了耐磨性能，这样既能保证钢的耐磨性又能保证钢在制造工具时的可磨削性能良好；4）本发明产品价格低廉，强韧性好，热处理后硬度可以达到67±1HRC，该钢的综合性能较好；在退火状态钢中的碳化物总量为21.35%；该钢的热塑性较高，高温拉伸断面收缩率能高达81.2%，且高热塑性范围较宽，这对提高钢的成材率非常有利。此钢生产的丝锥基本上都达到了优等品的水平，切削效果与M2钢基本相同。具体实施方式实施例1：该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.02%；W：6.3%；Mo：6.0%；Cr：3.95%；V：2.4%；Mn：0.35%；Si：0.4%；Nb：0.1%；Ti：0.2%；P：0.025%；S：0.005%；其余为Fe和杂质。实施例2：该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.07%；W：6.0%；Mo：6.2%；Cr：4.1%；V：2.6%；Mn：0.25%；Si：0.35%；Nb：0.15%；Ti：0.1%；P：0.018%；S：0.003%；其余为Fe和杂质。实施例3：该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.05%；W：6.15%；Mo：6.05%；Cr：3.95%；V：2.45%；Mn：0.26%；Si：0.38%；Nb：0.15%；Ti：0.2%；P：0.013%；S：0.002%；其余为Fe和杂质。实施例4：该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.05%；W：6.25%；Mo：6.15%；Cr：4.1%；V：2.55%；Mn：0.32%；Si：0.4%；Nb：0.1%；Ti：0.1%；P：0.010%；S：0.001%；其余为Fe和杂质。实施例5：该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.05%；W：6.15%；Mo：6.05%；Cr：4.0%；V：2.5%；Mn：0.3%；Si：0.39%；Nb：0.12%；Ti：0.13%；P：0.015%；S：0.002%；其余为Fe和杂质。实施例6：该耐磨丝锥专用钢包括如下质量百分比的成分：C：1.03%；W：6.2%；Mo：6.1%；Cr：4.0%；V：2.6%；Mn：0.32%；Si：0.38%；Nb：0.13%；Ti：0.15%；P：0.015%；S：0.002%；其余为Fe和杂质。实施例7：该耐磨丝锥专用钢的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：（1）选料：按待制备耐磨丝锥专用钢的各元素重量份数选料（分别选取上述实施例1~6的份数量）（2）铸锭：中频真空感应炉冶炼制备铸锭，采用中性坩埚将合金及高速钢返回料熔化倒入钢包，经感应炉外精炼，VD真空脱气，保证[N]≤50ppm，钢水经下注法浇注为铸锭；（3）重铸锭：采用真空自耗重熔炉对自耗铸锭重熔，得到重熔锭，真空自耗过程中，在自耗铸锭上绑缚钙铁线；（4）开坯轧制：对步骤（3）中所得到的重熔锭开坯、锻打和热轧，重铸锭经1150℃-1175℃加热开坯然后经锻打和热轧得到钢盘条，对钢盘条热处理，即得耐磨丝锥专用钢；热处理的步骤为：首先1200-1250℃淬火，然后560-580℃回火三次，每次1-2小时；含碳量为0.65-0.8时在淬火前需要进行超饱和渗碳使表面碳含量达到0.98-1.08。经由上述制备方法得到的6个样品耐磨丝锥专用钢，其在回火状态下的相分析碳化物总量分别是7.25%、7.68%、8.10%、7.92%、6.78%、6.92%。本发明的实施1~6的6个样品耐磨丝锥专用钢的测试结果如下：淬火温度（℃）淬火晶粒度（#）淬火硬度回火硬度600℃红硬性1200-125010-9.261.3-62.564.5-6761-63以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3