丝锥专用3v高速钢及其制备工艺的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种丝锥专用3V高速钢及其制备工艺，该高速钢由如下重量百分比的组分制成：C:1.10-1.25%；W:5.0-5.3%；Mo:6.0-6.5%；Cr:3.9-4.5%；V:2.5-2.9%；Mn:0.28-0.40%；Si:0.25-0.55%；P:≤0.025%；S:≤0.010%；N:≤0.050%；余量为Fe。其制备工艺采用中频感应炉冶炼钢水，经LF炉外精炼，VD真空除气，浇注铸锭，轧制制备高速钢棒材。本发明解决了常规方法生产3V高速钢在加工过程中存在MC颗粒大，难磨削、难加工，加工效率低、成本高的问题，使MC碳化物颗粒尺寸不大于10μm。
【专利说明】丝锥专用3V高速钢及其制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种3V高速钢，尤其涉及一种丝锥专用3V高速钢，同时，本发明还涉及一种丝锥专用3V高速钢的制备工艺。
【背景技术】
[0002]螺纹刀具是用于加工各种内外螺纹的专用工具，在机械加工领域使用广泛，需求量大。丝锥是加工圆柱形、圆锥形小孔径内螺纹使用得最广泛的螺纹刀具之一，是在钻头等加工出底孔上进行攻丝、切削和排屑，这些操作都是在极为狭窄的空间内进行，工作条件很差，而且加工时既要保证被加工螺纹孔的大径、中径、螺距、牙形角和光洁度达到规定的精度等级要求，还要有较高的生产率。丝锥攻丝往往是工件最后一道加工工序，若丝锥折断或其它质量事故，将导致工件报废，会造成很大经济损失，故又要求丝锥具有一定的安全保障性。目前工件材料发展得越来越多，高性能难加工的材料所占比率不断增加，这对丝锥质量又提出了更高要求。
[0003]进入21世纪后，高速切削技术及工厂自动化、智能化加工技术的发展对螺纹刀具提出了更高要求。国外目前已批量生产主轴转速达2000~3500r/min的加工中心，但配套刀具的切削能力尚不能满足这些先进设备的要求。因此，应特别重视对刀具材料及刀具表面涂层技术的开发，改善螺纹刀具的切削性能，提高其使用寿命，以满足高速切削的需要，使每一把刀具都调整到适用于每一个具体加工对象。工厂自动化和无人化加工要求刀具产品除具有较高的可靠性、较长的刀具寿命和良好的排屑结构外，还必须具有较高的质量稳定性和可切削性能。
[0004]国外绝大部分工业用螺纹刀具均采用高速钢制造，用合金工具钢制造的螺纹刀具通常只限于家庭使用。在难加工材料、硬材料工件的螺纹加工中，粉末冶金含钴高速钢刀具材料日益受到重视，其抗弯强度、耐磨性、热硬度等性能指标可比普通含钴高速钢提高2~3倍。但由于粉末冶金高速钢加工成本较高，目前在螺纹刀具选材时尚不能普遍使用。
[0005]国内丝锥钢材料还是以2V (1.5<[V] ( 2.5%)级普通高速钢M2为主，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。如中国发明专利申请CN103589958 A公开了一种用于制造丝锥的2V级高速钢的制备工艺，该技术是通过加入少量的铌和钛来提高高速钢的硬度、红硬性、冲击韧性和抗粘刀能力、切削寿命，降低钴合金含量，降低成本。但随着科技的发展，特别是对新材料研究的深入，人们对刀具材料提出了更高的要求，希望能使刀具在常温和高温下的力学性能得到显著提高。近年来，从提高生产效率考虑，切削刀具材料已从2V级普通型高速钢向3V (2.5<[V] ( 3.5%)级高性能高速钢发展，如法国Erasteel牌号GV3，高温硬度高，容易磨削，其强韧性和可加工性比M2等普通高速钢高出一个档次，主要用于制作切削难加工材料的工具，如深孔钻、拉刀、丝锥、铣刀、滚刀等。3V级高速钢是为了适应加工难切削材料，在综合高C高V高速钢优点的基础上发展起来的。但常规方法生产的3V级高速钢在实际加工过程中存在MC碳化物颗粒大，难磨削、难加工，在磨削过程中易产生烧伤，影响加工效率及加工成本。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高性能、易加工的丝锥专用3V高速钢。
[0007]为实现上述目的，本发明所述的丝锥专用3V高速钢由如下重量百分比的组分制成:C: 1.10-1.25% ;W:5.0-5.3% ;Μο:6.0-6.5% ;Cr:3.9-4.5% ;ν:2.6-2.9% ;Mn:0.28-0.40% ；S1:0.25-0.55% ； P:≤ 0.025% ；S: ≤ 0.010% ；Ν: ≤ 0.050% ;余量为 Fe。
[0008]常规3V高速钢C含量为1.15-1.25%，本发明降低至1.10-1.25%，降低C含量下限有助于MC碳化物的数量以及碳化物偏析控制，使钢材在机加工时利于磨削。
[0009]W、Mo是回火析出二次碳化物的主要元素，用于提高淬透性，是强二次硬化元素，可以提高钢的热强性和抗回火软化。因W、Mo与C形成碳化物的当量关系是:1%Μο相当于
1.8%ff, W和Mo可以相互替代，但Mo比W更有效，Mo对改善韧性有利，再考虑到节约成本因素，本发明以Mo代W节约成本，确定ff:5.0-5.3% ；Mo:6.0-6.5%。
[0010]V不仅是强二次硬化元素，而且V在凝固过程中形成一次碳化物MC和共晶碳化物MC。V含量增大，Λ T( 一次碳化物析出温度与共晶反应温度差值)越大，进而一次析出MC与钢液接触时间越长，MC粒度增大。综合考虑到钢材的淬回火硬度以及MC颗粒度，本发明确定 V: 2.6-2.9%ο
[0011]Si含量由传统的0.15-0.40%提高至0.25-0.55%，利用Si增强钢的二次硬化作用，提高钢材相应的二次硬化效果。
[0012]Mn通常作为脱氧剂添加，在钢中与残存的S形成MnS，减小S的危害；一般Mn/S ≥20 ;本钢种中要求S≤0.010%,因此控制Mn:0.28-0.40%即可。
[0013]P是晶界偏聚元素，对钢的冲击韧性影响很大，P含量越低，对钢的韧性越有利，特别是0.015%以下钢的冲击值纵横异性显著减小，但由于高合金钢冶炼时对P去除很难，主要通过控制原料P含量达到要求，结合经济性成本考虑，本发明控制PS 0.025%。
[0014]S是非金属夹杂物形成元素，为改善消除S与Fe等其它元素形成低熔点非金属夹杂的危害，控制适量Mn与S形成MnS，但MnS在压延方向延伸分布，使压延方向的韧性降低。希望S含量越低越好，本发明要求S≤0.010%ο
[0015]N与高速钢中V结合的能力比C强，它部分置换MC中的碳原子，形成M (CN)型碳氮化物，氮的融入使一次碳化物析出温度提高，Δ T值增大，从而使MC 一次碳化物尺寸增大。本发明为减小MC碳化物颗粒度，要求[N] ( 50ppm。
[0016]在提高V含量的同时降低N含量，控制[N] ( 50ppm,远低于现有技术中[N]= 100-300ppm的范围，从而有效抑制了Λ T值的增大，减小MC 一次碳化物尺寸的增大时间，从而保证MC碳化物颗粒尺寸≤10 μ m。
[0017]此外N1、Cu对钢的性能影响不大，作为残余元素，通常分别控制≤0.20%。Sn,Pb,As、B1、B等有害元素，在凝固时在晶界偏聚，变形后形成带状偏析，热处理时在奥氏体晶界进行偏聚，降低钢的韧性，本发明模具钢要求Sn、Pb等有害元素总量控制在0.015%以下，具体为 As 0.005% 以下，Sn 0.006% 以下，B 0.003% 以下，Pb 0.0025% 以下，Bi 0.001% 以下。
[0018] 对冶炼材料中各有效元素进行限定，通过各元素间相互配合，保证3V钢的硬度、热强性、抗回火性及韧性等各项性能符合标准要求，同时有效控制碳化物、偏析、偏聚等问题，制备出丝锥专用的3V级高性能高速钢。
[0019]作为对上述方式的限定，该高速钢的组分优选为:C:1.15% ；ff:5.1% ；Mo:6.4% ；Cr:4.3% ；V:2.8% ；Mn:0.35% ；S1:0.45% ；P:0.015% ；S:0.008% ；N:0.035% ;余量为 Fe。
[0020]优选的组分配比使制成的高速钢具有最佳的硬度、韧性及易加工性能，同时，降低了碳化物颗粒度、防止偏析等问题的出现，有效提高了 3V高速钢的质量。
[0021]此外，本发明同时提供了一种丝锥专用3V高速钢的制备方法，其工艺步骤包括:
a、中频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LF炉外精炼，VD真空脱气，保证[N] ( 50ppm，钢水经下注法浇注为铸锭；
b、铸锭开坯轧制制造高速钢棒材盘条，铸锭经1150°C_1175°C加热开坯轧制生产高速钢棒材盘条。
[0022]优化原料选取N含量低的炉料经中性坩埚冶炼，LF炉外精炼，VD真空脱气控制[N] ( 50ppm，能够在提高V含量的同时抑制AT值增大，减小MC一次碳化物尺寸增大时间，保证MC碳化物颗粒尺寸≤10 μ m,从而得到V含量>2.5%的3V级丝锥专用高速钢，解决了常规3V高速钢存在的MC碳化物颗粒大，影响3V丝锥专用钢的品质的问题。
[0023]综上所述，采用本发明的技术方案制备的丝锥专用3V高速钢能有效控制MC碳化物颗粒尺寸< 10 μ m，解决常规方法生产中存在的问题，制备的3V高速钢便于磨削加工，能有效提高加工效率，降低生产成本。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0025]实施例1
本实施例涉及一种3V级丝锥专用高性能高速钢，其含有如下重量百分比的组分:C:l.15% ；ff:5.1% ；Mo:6.4% ；Cr:4.3% ；V:2.8% ；Mn:0.35% ；S1:0.45% ；P:0.015% ；S:0.008% ；N:0.035% ;余量为 Fe ；
其制备方法包括以下步骤:
采用中频感应炉冶炼钢水，钢水倒入钢包中经LF炉外精炼，VD真空除气，保证N^0.050%，经浇注车在氩气保护的条件下浇注铸锭；钢锭经1160°C加热开坯轧制生产为高速钢棒材，在精度为h9机床车皮去掉氧化层，到达表面零脱碳的高速钢银亮材；
按国标GB/T230、GB/T14452、GB/T229对产品进行性能检验，结果见下表。
【权利要求】
1.一种丝锥专用3V高速钢，其特征在于该高速钢由如下重量百分比的组分制成:C: 1.10-1.25% ；ff:5.0-5.3% ；Mo:6.0-6.5% ；Cr:3.9-4.5% ；V:2.6-2.9% ；Mn:0.28-0.40% ；S1:0.25-0.55% ；P: ( 0.025% ；S: ( 0.010% ；N: ( 0.050% ;余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的丝锥专用3V高速钢，其特征在于该高速钢的组分优选为:C:l.15% ；ff:5.1% ；Mo:6.4% ；Cr:4.3% ；V:2.8% ；Mn:0.35% ；S1:0.45% ；P:0.015% ；S:0.008% ；N:0.035% ;余量为 Fe。
3.—种丝锥专用3V高速钢的制备工艺，其特征在于该制备工艺包括以下步骤: a、中频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LF炉外精炼，VD真空脱气，保证[N] ( 50ppm，钢水经下注法浇注为铸锭； b、铸锭开坯轧制制造高速钢棒材盘条，铸锭经1150°C_1175°C加热开坯轧制生产高速钢棒材盘条。
【文档编号】C22C38/24GK104131226SQ201410324902
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】孙宗林, 谢志彬, 张朋, 李栋 申请人:河冶科技股份有限公司