本发明属于金属材料领域,尤其涉及一种高硬高韧耐久刀具钢。
背景技术:
刀具钢的强度、硬度、耐腐蚀性等是最重要的指标,碳钢、不锈钢均可作为刀具钢的原材料,使用范围和目的各有千秋。对于刀具钢而言,现有的1095、s30v、vg-10等型号是性能非常出色的刀具钢材料。
氧、硫、磷、氮作为刀具钢中的有害元素,一般情况下做到尽量低,但如添加特定形态的化合物则可能具有积极效果。如加入低熔点氮化物合金钢,不仅对控制s、p、o的含量有好处,在性能上,还可提高钢的耐磨性和强度。
技术实现要素:
发明目的:本发明提出一种高硬高韧耐久刀具钢,兼具较佳的韧性、硬度、耐腐蚀性,同时成本较低,可以耐久使用,以解决现有技术中存在的问题。
发明内容:一种高硬高韧耐久刀具钢,包含以下重量百分比的元素组份:c:0.86~0.98%;cr:11.8~12.7%;mo:1~1.5%;mn:0.37~0.45%;ni:0.3~0.5%;v:0.4~0.65%;si:0.55~0.7%;zr:0.07~0.12%;ta:0.03~0.05%;la:0.012~0.021%;tb:0.03~0.04%,余量为fe和不可避免的微量杂质。
作为优选,包含以下重量百分比的元素组份:c:0.9~0.94%;cr:11.8~12.4%;mo:1.2~1.45%;mn:0.42~0.45%;ni:0.3~0.5%;v:0.5~0.55%;si:0.55~0.7%;zr:0.09~0.12%;ta:0.03~0.04%;la:0.015~0.019%;tb:0.03~0.035%,余量为fe和不可避免的微量杂质。限定各合金元素的范围使综合性能优选化。
作为优选,元素组份la由ce代替。在镧系稀土元素中,ce和la具有相近似的功能和特性。
作为优选,元素组份tb由dy代替。在镧系稀土元素中,dy和tb具有相近似的功能和特性。
作为优选,还包括重量百分比0.05~0.12%的al元素,或者0.06~0.15%的mg元素。al或者mg元素利于钢铁除氧,使钢铁主要合金元素的增益功能得到很好的发挥。
作为优选,还包括重量百分比0.04~0.075%的氮化物。氮化物单独加入可增强合金钢的耐磨性能和强度。
进一步,所述氮化物为氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化铬、氮化钨中的至少一种。以上氮化物本身具有较高的熔点,能和钢铁相容,并作用在钢铁的晶相中。
和现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明配方简要,制得的刀具钢机械和耐腐蚀性能俱强。c元素含量接近高碳,cr、mo、mn、ni、v作为最主要合金元素,改善钢铁相态、晶间作用力、细化晶粒,净化、脱气,削弱s、p的不利影响;v、ta的存在可以配合氮化物消除不理影响,增加钢铁综合性能;mg、al除氧,si的存在增加抗氧化性并且增加硬度;la、ce、tb、dy作为镧系元素高效脱氧、脱硫并改善钢铁的抗疲劳和耐腐蚀性,改善钢组织性能。本发明的各合金元素和物质配合合理、联系紧密,热处理性好,具有相对不高的成本,容易加工,特别适用于刀具、机械传动件的制造。
具体实施方式
为了更清楚地说明
本技术:
实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例作简单的介绍。一种高硬高韧耐久刀具钢,包括表1中的实施例所涉及的元素重量份组分。
表1实施例的组分(单位:重量份%)
以上合金钢材料制成后,还需经过以下热处理步骤,方能成为成品刀具钢:
预加热:将全部原料经过350~400℃、500~650℃两步预加热,每步预加热时间为45min;
淬火:淬火温度为925~955℃,采用油冷却,淬火时间25~35min;
回火:回火温度为250~300℃,然后随炉冷却至150~200℃;
表面高频淬火:2~4khz,快速加热材料表面至800~875℃,淬透深度为5-6.5mm,采用油冷却;
二次回火:回火温度为175~225℃,然后随炉冷却至室温。
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明原理的前提下,所做出的若干改进或等同替换,均视为本发明的保护范围,仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。