用于制造丝锥的高性能高速钢及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明为一种用于制造丝锥的高性能高速工具钢及其制备工艺，其特征在于含有如下重量百分比的组份：C：0.90-0.98％；W：6.90-7.20％；Mo：4.00-4.30％；Cr：4.30-4.60％；V：2.30-2.50％；Mn：0.20-0.40％；Si：0.20-0.50；Ti：0.3-0.50％；Nb：0.08-0.15％；N：0.03～0.08％；RE：0.10-0.2％；P：≤0.03％；S：≤0.03％；其余为Fe。采用中颇感应炉冶炼制备自耗电极后经电渣重熔冶炼高速钢棒材。与现有技术相比，本发明通过加入少量的铌和钛，并提高钒含量，并采用稀土进行孕育处理，提高了高速钢的硬度、红硬性和冲击韧性及抗粘刀能力和切削寿命，降低了钴合金用量，降低了成本。具有良好的经济和社会效益。
【专利说明】用于制造丝锥的高性能高速钢及其制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于切削刃具用高速钢材料【技术领域】，涉及一种丝锥用高速工具钢，特别是一种用于制造丝锥的高性能高速工具钢及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]机用丝锥是用于攻削内螺纹的一类丝锥，它属于切削刀具的一种。传统使用的材料是高速钢，其中以W6Mo5Cr4V2居多，这一类钢具有良好的红硬性和耐磨性，在现代刀具材料中占有很重要的地位。但随着科技的发展，特别是对新材料研究的深入，人们对刃具材料提出了更高的要求，希望能使刃具在常温和高温下的力学性能得到显著提高。
[0003]近年来，从提高生产效率考虑，切削刀具材料已有从高速钢向超硬合金材料发展的趋势，如美国牌号的M42超硬钴高速工具钢，M42钢是一种超硬高速工具钢，硬度高，可达70HRC,热硬性好，高温硬度高，容易磨削，其强韧性和可加工性比硬质合金等超硬材料高出一个档次，主要用于制作切削难加工材料(如各种耐热、耐蚀合金等)的工具，如深孔钻、拉刀、丝锥、铣刀、滚刀等。
[0004]M42钢中钒的质量分数不高(I % )，钴的质量分数高(8% )，钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内，利用高的基体硬度提高耐磨性。但中国钴资源缺乏，钴的价格上涨，成为超硬刀具成本提高的重要原因，致使钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢的5~8倍。另外，超硬合金钻头的韧性低于高速钢钻头，为防止崩刃，需要进行倒角衍磨处理。为此，切削阻力增大，刀锋利度差，产生毛刺和不适于加工硬化材料的问题。
[0005]超硬闻速钢是为了适应加工难切削材料，如耐热合金等的需要，在综合闻碳闻钥；高速钢与高碳高钴高速钢优点的基础上发展起来的。钻头作为机械加工用刀具中的一个重要组成部分，主要用于孔的粗加工。随着机械行业的发展，钻头的消耗与日俱增，尤其是大直径钻头。但棒料的价格不断上涨，给加工行业带来了巨大的成本压力。因此研究低成本不含钴超硬高速钢具有良好的经济和社`会效益。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有超硬高速钢所存在的上述不足，提供一种不含钴量低的高性能低成本的用于制造丝锥的高性能高速工具钢及其制备工艺。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明可以通过以下化学成分的设计和技术来实现:
[0008]本发明所提供的一种用于制造丝锥的高性能高速工具钢其质量百分比配比为:本发明采用了如下的技术方案:
[0009]一种用于制造丝锥的高性能高速工具钢，其含有如下重量百分比的组份:C:
0.90-0.98 % ；ff:6.90-7.20 % ；Mo:4.00-4.30 % ；Cr:4.30-4.60 % ；V:2.30-2.50 % ；Mn:
0.20-0.40 % ；Si:0.20-0.50 ；T1:0.3-0.50 % ；Nb:0.08-0.15 % ；N:0.03 ~0.08 % ；RE:
0.10-0.2% ；P 0.03% ；S 0.03% ;其余为 Fe。
[0010]本发明所提供的用于制造丝锥的高性能高速工具钢，其制备工艺步骤是:[0011]1、中颇感应炉冶炼制备自耗电极:
[0012]采用碱性坩埚冶炼，将钨铁合金、钥铁合金、高碳铬铁合金和废钢或废旧高速钢返回料和废钢按照所需成分计量配制，先将废钢或废旧高速钢返回料装入中频炉坩埚底部，在返回料的上部再装入高碳铬铁合金，然后在坩埚的上部再装入三分之一的钨铁合金和钥铁合金和所需的废钢，送电加热，待下部炉料开始熔化后，依次分批加入余量的钨铁和钥铁，在150(TC左右熔清后检查炉底无不熔炉料后加入适量石灰和萤石造渣，调整炉渣成份改善炉渣流动性，用硅钙粉进行扩散脱氧后，调整成分，待温度升至160(TC后加入钒铁和钛铁，合金化后进行终脱氧，扒渣，钢水出炉温度为1600°C -1620°C，将稀土放在钢包底部，将钢水倒入钢包内采用冲入法对高速钢进行稀土孕育处理，以细化高速钢的铸态组织和碳化物，经静置后，打渣，然后进行炉外精炼+真空脱气，其中，炉外精炼脱硫时，钢水在真空状态下通入惰性气体搅拌，控制氮含量「N] ( 150ppm ;最后将温度控制在1500°C~1510°C浇铸成自耗电极；
[0013]2、电渣重熔冶炼制造高速钢棒材
[0014]将浇铸好的自耗电极进行 电渣熔铸成所需尺寸的电渣钢锭。
[0015]有益效果
[0016]与现在用量最大的M42钢相比，本发明具有以下优点:
[0017](I)由于本发明钢中加入了少量的铌，铌在钢中能生成非常细小的碳化铌粒子，阻碍晶粒长大，使钢材淬火后的晶粒度更细，淬火温度范围更宽，因此钢材的韧性和热塑性都更好。同时通过将钒含量提高到2.3~2.50%后，保证了刀具的耐磨性和制造刀具时的可磨削性。
[0018](2)通过在高速钢中加入稀土，使高速钢的奥氏体晶粒和共晶组织明显得到细化，共晶组织中片层状碳化物变短、变细。热处理后，共晶碳化物大部分变成团球状且分布均匀，高速钢的硬度和红硬性和冲击韧性均得到提高。通过上述成分的调整从而降低了钴的含量。
[0019](3)向高速钢中加入Ti强碳化物形成元素，可在凝固过程中形成大量弥散的一次块状碳化物，替代部分网状共晶碳化物，使碳化物的形貌和分布得到改善，使高速钢的枝晶组织得到细化，凝固组织中孤立块状MC型碳化物增加，晶界共晶碳化物量减少。此外，适量的Ti还可提高高速钢热处理后的硬度，对提高高速钢的耐磨性十分有益。
[0020](4)由于本发明钢中的钴含量降低，从而降低了钢的冶炼成本，并且加上其它合金元素的作用，进一步改善了钢的热加工塑性，提高了成材率，总的生产成本也随之降低。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详述。
[0022]实施例一
[0023]一种用于制造丝锥的高性能高速工具钢，该材料重量百分比的组份:C:0.90% ；ff:7.00% ；Mo:4.10% ；Cr:4.40% ；V:2.40% ；Mn:0.35% ；S1:0.25% ；T1:0.3% ；Nb:0.10% ；N:0.05% ；RE:0.10% ；P..( 0.02% ；S..( 0.02% ;其余为 Fe。
[0024]其制备方法，包括以下过程:
[0025]1、中颇感应炉冶炼制备自耗电极:[0026]采用碱性坩埚冶炼，将钨铁合金、钥铁合金、高碳铬铁合金和废钢或废旧高速钢返回料和废钢按照所需成分计量配制，先将废钢或废旧高速钢返回料装入中频炉坩埚底部，在返回料的上部再装入高碳铬铁合金，然后在坩埚的上部再装入三分之一的钨铁合金和钥铁合金和所需的废钢，送电加热，待下部炉料开始熔化后，依次分批加入余量的钨铁和钥铁，在150(TC左右熔清后检查炉底无不熔炉料后加入适量石灰和萤石造渣，调整炉渣成份改善炉渣流动性，用硅钙粉进行扩散脱氧后，调整成分，待温度升至160(TC后加入钒铁和钛铁，合金化后进行终脱氧，扒渣，钢水出炉温度为1600°C -1620°C，将稀土放在钢包底部，将钢水倒入钢包内采用冲入法对高速钢进行稀土孕育处理，以细化高速钢的铸态组织和碳化物，经静置后，打渣，然后进行炉外精炼+真空脱气，其中，炉外精炼脱硫时，钢水在真空状态下通入惰性气体搅拌，控制氮含量「N] ( 150ppm ;最后将温度控制在1500°C~1510°C浇铸成自耗电极；[0027]2、电渣重熔冶炼制造高速钢棒材[0028]将浇铸好的自耗电极进行电渣熔铸成所需尺寸的电渣钢锭。[0029]实施例二:[0030]一种低成本切削钻头用高速工具钢，该材料重量百分比的组份:C:0.95% ；ff:7.100% ；Mo:4.20%；Cr:4.50% ；V:2.40% ；Mn:0.30%；S1:0.35%；T1:0.40%；Nb:0.12%；N:0.07% ；RE:0.15% ；P:≤ 0.02% ；S:≤ 0.02% ;其余为 Fe。[0031]其制备方法同实施例一。略。[0032]实施例三:[0033]一种低成本切削钻头用高速工具钢，该材料重量百分比的组份:C:0.99% ；ff:7.20% ；Mo:4.30% ；Cr4.50% ；V:2.50% ；Mn:0.40% ；S1:0.50% ；T1:0.4% ；Nb:0.15% ；N:0.05% ；RE:0.10% ；P..( 0.02% ；S..( 0.02% ;其余为 Fe。[0034]其制备方法同实施例一。略。
【权利要求】
1.一种用于制造丝锥的高性能高速工具钢及其制备工艺，其特征在于:其含有如下重量百分比的组份:C:0.90-0.98 % ；ff:6.90-7.20 % ；Mo:4.00-4.30 % ；Cr:4.30-4.60 % ；V:2.30-2.50 % ；Mn:0.20-0.40 % ；S1:0.20-0.50 ；T1:0.3-0.50 % ；Nb:0.08-0.15 % ；N:0.03 ~0.08% ；RE:0.10-0.2% ；P:≤ 0.03% ；S:≤ 0.03% ;其余为 Fe。
2.根据权利要求1所属的一种切削钻头用低钴超硬高速工具钢及其制备工艺，其特征在于其制备工艺步骤是: 1)中颇感应炉冶炼制备自耗电极: 采用碱性坩埚冶炼，将钨铁合金、钥铁合金、高碳铬铁合金和废钢或废旧高速钢返回料和废钢按照所需成分计量配制，先将废钢或废旧高速钢返回料装入中频炉坩埚底部，在返回料的上部再装入高碳铬铁合金，然后在坩埚的上部再装入三分之一的钨铁合金和钥铁合金和所需的废钢，送电加热，待下部炉料开始熔化后，依次分批加入余量的钨铁和钥铁，在1500°C左右熔清后检查炉底无不熔炉料后加入适量石灰和萤石造渣，调整炉渣成份改善炉渣流动性，用硅钙粉进行扩散脱氧后，调整成分，待温度升至160(TC后加入钒铁和钛铁，合金化后进行终脱氧，扒渣，钢水出炉温度为1600°C -1620°C，将稀土放在钢包底部，将钢水倒入钢包内采用冲入法对高速钢进行稀土孕育处理，以细化高速钢的铸态组织和碳化物，经静置后，打渣，然后进行炉外精炼+真空脱气，其中，炉外精炼脱硫时，钢水在真空状态下通入惰性气体搅拌，控制氮含量「N] ( 150ppm ;最后将温度控制在1500°C~1510°C浇铸成自耗电极； 2)电渣重熔冶炼制造 高速钢棒材: 将浇铸好的自耗电极进行电渣 熔铸成所需尺寸的电渣钢锭。
【文档编号】C22C33/06GK103589958SQ201310643038
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】陈德康, 陈焱, 陈静, 朱红义, 巢玉琴 申请人:江苏飞达钻头股份有限公司