專利名稱：一種鑄造高速鋼刀具及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鑄造高速鋼制備方法，特別涉及一種鑄造高速鋼刀具及其制備方法。
背景技術(shù)：
在刀具切削加工過(guò)程中，由于冷卻、切削速度及進(jìn)給量等切削條件不良，往往使刀具出現(xiàn)摩擦升溫，刀具刃部工作在較高的溫度環(huán)境下，從而使刀具刃部發(fā)生軟化和刀具耐用度下降，因此具有良好的紅硬性對(duì)于提高刀具的耐用度十分重要。高速鋼是含有大量W、Mo、Cr、V等合金元素，具有二次硬化特性的耐磨、耐熱工具鋼，已在切削工具中廣泛采用。
由于高速鋼中含有大量的網(wǎng)狀共晶碳化物，脆性大，傳統(tǒng)的消除方法是通過(guò)高溫反復(fù)軋制或鍛造，將鑄錠中的網(wǎng)狀共晶碳化物打碎，因鍛造比的限制，對(duì)大尺寸鑄坯芯部的碳化物則無(wú)法打碎，在鍛造后的組織中經(jīng)常出現(xiàn)帶狀碳化物偏析。由于晶界網(wǎng)狀共晶碳化物的存在，鍛造時(shí)易產(chǎn)生開(kāi)裂、過(guò)燒等廢品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在鍛造過(guò)程中將有5％以上的材料由于燒損或端部切斷而損失，在隨后的加工過(guò)程中，又有15％以上的材料變成切屑。從鑄錠到刀具的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，材料的利用率僅為30％～60％。因此，改變鑄造高速鋼共晶碳化物的形態(tài)和分布，提高鑄造高速鋼的強(qiáng)韌性和耐磨性，推廣應(yīng)用鑄造高速鋼刀具，是切削工具生產(chǎn)和使用部門不斷關(guān)注的課題。
中國(guó)發(fā)明專利CN1704495公開(kāi)了一種使高釩高鈷高速鋼獲得超塑性性能的方法，步驟如下選擇母合金料，采用噴射成形工藝，獲得高釩高鈷高速鋼塊體；再大壓下量熱軋，熱軋溫度950℃～1100℃，每道次壓下量為50％～80％；控制冷卻。本發(fā)明采用上述方法，獲得均勻等軸細(xì)晶粒且致密化組織的高釩高鈷高速鋼，在1.0×10-4s-1～1.0×10-2s-1的應(yīng)變速率下，780～1000℃內(nèi)具有最高可達(dá)327％高溫拉伸延伸率；超塑性變形溫度相當(dāng)寬，從780℃到1000℃甚至更高溫度；且在相當(dāng)高的應(yīng)變速率(1.0×10-1s-1)下仍有100％以上的高溫拉伸延伸率，使添加昂貴合金元素的高釩高鈷高速鋼得到超塑性，可以實(shí)現(xiàn)一次成形形狀較復(fù)雜的刀具、模具。但這種方法存在工藝復(fù)雜和效率低等不足。中國(guó)發(fā)明專利CN1824821公開(kāi)了一種新型高速鋼及其熱處理工藝。該發(fā)明高速鋼按重量百分比計(jì)包括0.85％～1.05％C，0.2％～0.4％Si，0.2％～0.4％Mn，9.0％～11.0％Cr，3.5％～4.5％W，0.6％～2.0％Mo，0.4％～2.0％V，0.1％～0.3％Ni，0.3％～5.0％Co，0.8～1.8％Nb，S≤0.015％，P≤0.02％，余量為Fe。該發(fā)明的新型高速鋼具有足夠的韌性和耐磨性，適合制作各種冷沖模、切削工具、刀具。該發(fā)明高速鋼盡管韌性好，但鉻含量過(guò)高，多余的鉻參與回火時(shí)沉淀析出的碳化物的形成，這種含鉻碳化物在較低溫度時(shí)容易析出，降低了鋼的熱穩(wěn)定性和高溫耐磨性，不利于高速鋼刀具壽命的明顯提高。中國(guó)發(fā)明專利CN1718774還公開(kāi)了一種高速鋼刀具深冷處理方法。其特征是刀具經(jīng)淬火后進(jìn)行1次回火，回火后將刀具進(jìn)行預(yù)冷，然后進(jìn)行深冷處理，液氮溫度為-185～-196℃，深冷處理的等溫時(shí)間為相變?cè)杏?工件截面尺寸系數(shù)×工件截面尺寸。深冷處理后將溫度已回升到室溫的刀具放入100℃的沸水中加熱60分鐘。形狀復(fù)雜或大型刀具，可按上述方法進(jìn)行2～3次深冷處理。高速鋼經(jīng)過(guò)淬火回火后，高速鋼中殘留奧氏體發(fā)生了熱穩(wěn)定化，在隨后的-185～-196℃超低溫深冷處理?xiàng)l件下仍處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，將部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。高速鋼淬火和回火后進(jìn)行深冷處理，雖然仍可改善鋼的硬度和強(qiáng)度，但其有益作用效果不如淬火后立即進(jìn)行深冷處理大。中國(guó)發(fā)明專利CN1786129還公開(kāi)了一種高速鋼刀具固體潤(rùn)滑軟涂層及制備方法，所述煮涂法復(fù)合固體潤(rùn)滑劑的原料組份及重量百分比含量是甘油和水80％～90％，MoS25％～10％，石墨1％～5％，Al2O31％～5％；浸涂法復(fù)合固體潤(rùn)滑劑的原料組份及重量百分比含量是環(huán)氧樹脂、固化劑15％～25％，稀釋劑50％～60％，MoS210％～15％，石墨3％～5％，Al2O33％～5％。軟涂層的制備方法是，先采用煮涂法，將預(yù)處理好的刀具放入配制好的煮涂液中，對(duì)煮涂液進(jìn)行水浴加熱，在刀具表面吸附一層復(fù)合固體潤(rùn)滑劑，然后采用浸涂法，將刀具放入制備好的浸涂液里固化，制成刀具軟涂層。該發(fā)明不但在切削時(shí)不使用切削液，實(shí)現(xiàn)了干切削，而且切削效果很好。該發(fā)明存在涂層薄，刀具使用壽命提高有限等不足。中國(guó)發(fā)明專利CN1904107還公開(kāi)了一種提高M(jìn)42高速鋼綜合性能的工藝方法，主要在配料方面將硅、鈷分別控制在占配料成分總重量的0.5％～0.55％和7.9％～8.1％，同時(shí)使鋼中氮含量為250～800ppm；并且在出鋼前和出鋼中分別加入一定量的復(fù)合脫氧劑和稀土元素。通過(guò)以上手段進(jìn)行微合金化以及脫氧和孕育處理，能提高M(jìn)42鋼的純凈度，凈化晶界，改善結(jié)晶組織，細(xì)化碳化物。按本工藝方法生產(chǎn)的M42高速鋼其質(zhì)量和使用性能明顯提高。按該工藝制造出的高速鋼加工而成的切削工具，使用壽命能顯著提高。該發(fā)明僅加入復(fù)合脫氧劑和稀土元素，只能細(xì)化碳化物，而無(wú)法改變碳化物的網(wǎng)狀分布特征，該發(fā)明高速鋼仍需進(jìn)行鍛造或軋制加工，效率低，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鑄造高速鋼刀具的化學(xué)組成成分及其制備方法。本發(fā)明是采用一種多元微合金高速鋼制作刀具，并采用石墨型鑄造成形。其主要特點(diǎn)是在高速鋼中加入適量的K、Na、B、Ce、N和Ti，使其組織細(xì)化，特別是使共晶碳化物團(tuán)球化，有利于高速鋼力學(xué)性能的大幅度提高。另外，在高速鋼凝固過(guò)程中加入交變磁場(chǎng)，對(duì)凝固熔體實(shí)現(xiàn)電磁攪拌，有利于減輕元素偏析，細(xì)化凝固組織，改善高速鋼力學(xué)性能。此外，高速鋼刀具淬火后，采用深冷處理，可以減少基體組織中的殘留奧氏體數(shù)量，提高硬度和紅硬性，使鑄造高速鋼刀具使用壽命明顯提高。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)措施得以實(shí)現(xiàn)一種鑄造高速鋼刀具，其特征在于，制得該刀具的化學(xué)成分及其重量百分比為C0.6％～1.2％，Cr3.8％～4.5％，W5.0％～7.0％，Mo5.0％～7.0％，V1.5％～3.5％，K0.002％～0.005％，Na0.002％～0.010％，B0.003％～0.010％，Ce0.025％～0.050％，N0.02％～0.06％，Ti0.05％～0.15％，Si＜0.8％，Mn＜0.5％，P＜0.05％，S＜0.04％，余量為Fe，化學(xué)成分的總和為100％。
上述高速鋼刀具的制造工藝步驟是(1)將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵和釩鐵混合加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1600～1620℃，加入脫氧劑鋁，而后出爐；(3)將含鉀、鈉變質(zhì)劑、硼鐵、鈰基稀土、含氮鉻鐵和鈦鐵破碎至粒度小于12mm的小塊，經(jīng)280℃以下烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；(4)用石墨型澆鑄高速鋼刀具，澆鑄溫度為1450～1470℃；(5)高速鋼刀具凝固過(guò)程中加入交變磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.025～0.035T；(6)澆鑄30～80分鐘后開(kāi)箱空冷刀具；(7)高速鋼刀具在920～950℃進(jìn)行軟化退火處理；(8)高速鋼刀具經(jīng)粗加工后進(jìn)行高溫淬火處理，淬火加熱溫度為1200～1260℃，保溫40～80分鐘，隨后油冷，當(dāng)?shù)毒邷囟鹊陀?0℃，在液氮溫度為-180～-196℃深冷處理，隨后在540～570℃進(jìn)行兩次回火，回火保溫時(shí)間為120～300分鐘，最后精加工至規(guī)定尺寸。
本發(fā)明鑄造高速鋼刀具與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)高速鋼刀具，工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、效率高、刀具成本低。
(2)應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)高速鋼刀具，減少了鍛造或軋制等工序，節(jié)省能源，此外還減少了合金的氧化燒損。
(3)應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)的高速鋼刀具，硬度高，達(dá)到65～67HRC，紅硬性好，600℃的紅硬性超過(guò)60HRC，抗彎強(qiáng)度超過(guò)3500MPa，沖擊韌性超過(guò)45J/cm2，斷裂韌性超過(guò)40MPa.m1/2。
(4)本發(fā)明高速鋼刀具，用于制造車刀和銑刀，使用壽命比鍛造W6Mo5Cr4V2(M2)高速鋼刀具提高15.3％～24.8％。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述高速鋼刀具的性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學(xué)成分及熱處理工藝，本發(fā)明化學(xué)成分是這樣確定的CC是影響高速鋼硬度和韌性的主要元素，其含量高時(shí)，組織中碳化物數(shù)量多，基體硬度高，耐磨性好，但含量過(guò)高，脆性碳化物數(shù)量增多，促使韌性下降，因此C含量以0.6～1.2％為宜。
CrCr加入高速鋼中，主要是為了改善淬透性，加入量過(guò)多，基體易轉(zhuǎn)變成低硬度的鐵素體，耐磨性急劇下降，因此Cr含量以3.8～4.5％為宜。
W和MoW、Mo加入高速鋼中，主要是為了提高紅硬性，延長(zhǎng)刀具使用壽命，加入量過(guò)多，W、Mo在高速鋼中易出現(xiàn)偏析，同時(shí)W、Mo促進(jìn)形成羽毛狀或魚骨狀M6C型碳化物，增大高速鋼脆性，將其含量分別控制在5.0～7.0％。
VV可以增加高速鋼中高硬度MC型碳化物的數(shù)量，有利于提高高速鋼刀具耐磨性，加入量過(guò)多，刀具的磨削性能下降，因此將其含量控制在1.5～3.5％。
K、Na和B微量元素K、Na和B對(duì)鋼液有明顯凈化作用，具有強(qiáng)烈脫氧、脫硫效果，增大材料的局部結(jié)晶過(guò)冷度，會(huì)使形核率增加，因此，K、Na和B使初晶奧氏體晶核增多，初晶奧氏體細(xì)化，初晶奧氏體的細(xì)化導(dǎo)致共晶反應(yīng)時(shí)殘留鋼液相互被隔開(kāi)的趨勢(shì)增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致共晶組織的細(xì)化。此外，K、Na在共晶結(jié)晶時(shí)選擇性地吸附在共晶碳化物擇優(yōu)生長(zhǎng)方向的表面上，形成吸附薄膜，阻礙鋼液中的W、Mo、Cr等原子長(zhǎng)入共晶碳化物晶體，降低了共晶碳化物
擇優(yōu)方向的長(zhǎng)大速度，導(dǎo)致
方向長(zhǎng)大減慢，而
、[100]方向長(zhǎng)大速度增大，導(dǎo)致共晶碳化物由層片狀變成短桿狀、球狀。
CeCe加入鋼中具有脫硫、除氣的作用，同時(shí)Ce與液態(tài)金屬反應(yīng)生成的細(xì)小粒子，具有加速凝固的形核作用，表面活性Ce元素在流動(dòng)的晶體表面形成吸附原子薄膜，降低流動(dòng)離子的速度，Ce元素的這些特性能細(xì)化高速鋼的晶粒，限制樹枝晶偏析，提高機(jī)械性能和耐磨性。Ce加入量過(guò)多，使Ce夾雜物增多，反而降低鋼的性能，因此Ce含量控制在0.025～0.050％。
Ti和N在高速鋼凝固過(guò)程中，Ti和N、C形成高熔點(diǎn)氮化物、碳化物和氮碳化合物，這些高熔點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)可以作為奧氏體和MC碳化物的異質(zhì)核心，細(xì)化奧氏體枝晶，促進(jìn)孤立塊狀MC型碳化物大量形成，使共晶碳化物的形態(tài)和分布得到改善。此外，MC的增加又將促進(jìn)層片狀M2C的形成，抑制魚骨狀M6C的形成，有利于促進(jìn)高速鋼的機(jī)械性能，特別是沖擊韌性大幅度提高，防止高速鋼刀具使用中出現(xiàn)斷裂和剝落事故。
高速鋼刀具的性能還與鑄造和熱處理工藝有直接關(guān)系，其制訂依據(jù)是刀具的生產(chǎn)通常采用普通砂型鑄造和熔模精密鑄造，也可采用陶瓷型、金屬型鑄造。鑄型的冷卻速度對(duì)于高速鋼的凝固組織有較大影響，冷卻速度越快，枝晶組織越細(xì)，所形成的晶界網(wǎng)狀共晶碳化物也越細(xì)小，隨后熱處理時(shí)碳化物易于斷裂，有利于改善高速鋼刀具的強(qiáng)韌性?；诖?，本發(fā)明選用冷卻速度快，易于加工的石墨鑄型鑄造高速鋼刀具。
在高速鋼熔體中，先結(jié)晶的固體含溶質(zhì)較少，靠近界面的液體內(nèi)溶質(zhì)富積，在結(jié)晶過(guò)程中，當(dāng)液固相界面處于平衡態(tài)時(shí)，液相中靠近界面處將形成一個(gè)擴(kuò)散邊界層，擴(kuò)散邊界層以外的液相因有對(duì)流作用得以保持均勻的成分，而在邊界層內(nèi)則只靠擴(kuò)散進(jìn)行傳質(zhì)。液固相界面前沿保持的濃度梯度使得擴(kuò)散邊界層液相線溫度不同。溶質(zhì)含量高的地方，其液相線溫度低，而溶質(zhì)含量低的地方，其液相線溫度高。熔體中實(shí)際的溫度是從液固相界面開(kāi)始逐漸升高，因此出現(xiàn)了成分過(guò)冷。由于成分過(guò)冷的存在，在固相表面的偶然凸起部分伸向過(guò)冷液體生長(zhǎng)，隨著伸入過(guò)冷區(qū)距離的增加，凸起部分生長(zhǎng)速度加快，同時(shí)，在其側(cè)面產(chǎn)生分枝，因此形成了樹枝狀枝晶。本發(fā)明在結(jié)晶開(kāi)始時(shí)，加入交變磁場(chǎng)，對(duì)凝固熔體實(shí)現(xiàn)電磁攪拌，促進(jìn)了晶核的產(chǎn)生，此時(shí)晶核是以枝晶生長(zhǎng)方式生長(zhǎng)，但是由于攪拌的作用，造成晶粒之間互相摩擦、剪切以及液體對(duì)晶粒劇烈沖刷，枝晶臂被打斷，形成了更多的細(xì)小晶粒，因此組織將明顯細(xì)化，元素偏析也明顯減輕。當(dāng)交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.025～0.035T時(shí)，才能取得最佳的細(xì)化效果，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的繼續(xù)增加，感生電流也成比例地增加，這會(huì)使熔體內(nèi)產(chǎn)生大量的熱效應(yīng)，從而使過(guò)冷度減小，形核率下降，反而導(dǎo)致組織粗化。
高速鋼刀具經(jīng)高溫淬火后，組織中殘留奧氏體含量很高，超過(guò)20％，且穩(wěn)定性好，經(jīng)540～570℃三次回火，殘留奧氏體含量才能少于5％，殘留奧氏體是一種不穩(wěn)定的較軟的組織，鋼中過(guò)多殘留奧氏體的存在會(huì)降低鋼的室溫硬度和強(qiáng)度，殘留奧氏體的強(qiáng)度、硬度遠(yuǎn)低于馬氏體，是一種軟的組織相，在刀具使用過(guò)程中殘留奧氏體將先行磨損。此外，高速鋼中較多的殘留奧氏體在刀具使用過(guò)程中由于應(yīng)力和摩擦溫升的作用而發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生附加組織應(yīng)力、引起尺寸變化。因此，過(guò)多殘留奧氏體的存在將對(duì)高速鋼的性能產(chǎn)生不良影響。高速鋼刀具淬火后立即進(jìn)行深冷處理，殘留奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。深冷處理溫度越低，殘留奧氏體轉(zhuǎn)變量越大。另外，淬火馬氏體處于高度的過(guò)飽和狀態(tài)，過(guò)飽和馬氏體在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，在深冷處理過(guò)程中過(guò)飽和馬氏體將發(fā)生分解，組織中有超微細(xì)碳化物析出，超微細(xì)碳化物的析出主要發(fā)生在從-180～-196℃到室溫的溫度回升過(guò)程中，深冷處理過(guò)程中馬氏體分解及超微細(xì)碳化物析出的驅(qū)動(dòng)力不僅與深冷處理溫度有關(guān)，馬氏體過(guò)飽和度對(duì)其也有很大影響，深冷處理溫度越低，鐵原子晶格常數(shù)縮小越大，馬氏體分解和超微細(xì)碳化物析出驅(qū)動(dòng)力也就越大，導(dǎo)致高速鋼硬度提高，耐磨性明顯改善。深冷處理過(guò)程中殘留奧氏體轉(zhuǎn)變對(duì)高速鋼韌性可能帶來(lái)的不利影響通過(guò)馬氏體的分解和超微細(xì)碳化物的析出得到了彌補(bǔ)，對(duì)高速鋼刀具在液氮溫度為-180～-196℃深冷處理，可使高速鋼兼有強(qiáng)化和韌化作用。因此本發(fā)明高速鋼刀具經(jīng)粗加工和高溫淬火后，在-180℃～-196℃進(jìn)行深冷處理，有利于提高其硬度和強(qiáng)韌性，改善耐磨性，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。
實(shí)施例1本實(shí)施例制備的高速鋼刀具用300公斤容量的中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是(1)將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵和釩鐵混合加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1612℃，加入脫氧劑鋁，而后出爐；(3)將含鉀、鈉變質(zhì)劑、硼鐵、鈰基稀土、含氮鉻鐵和鈦鐵破碎至粒度小于12mm的小塊，經(jīng)280℃以下烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；(4)用石墨型澆鑄高速鋼刀具，澆鑄溫度為1463℃；(5)高速鋼刀具凝固過(guò)程中通入交變磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.031T；(6)澆鑄50分鐘后開(kāi)箱空冷刀具；
(7)高速鋼刀具在940℃進(jìn)行軟化退火處理；(8)高速鋼刀具經(jīng)粗加工后進(jìn)行高溫淬火處理，淬火加熱溫度為1240℃，保溫60分鐘，隨后油冷，當(dāng)?shù)毒邷囟鹊陀?0℃，在液氮溫度為-190℃進(jìn)行深冷處理，隨后在560℃進(jìn)行兩次回火，回火保溫時(shí)間為180分鐘，最后精加工至規(guī)定尺寸。
高速鋼刀具的化學(xué)成分見(jiàn)表1，機(jī)械性能見(jiàn)表2。
表1高速鋼刀具的化學(xué)成分(wt.％)

表2高速鋼刀具機(jī)械性能

實(shí)施例2本實(shí)施例制備的高速鋼刀具采用500公斤容量的中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是(1)將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵和釩鐵混合加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1609℃，加入脫氧劑鋁，而后出爐；(3)將含鉀、鈉變質(zhì)劑、硼鐵、鈰基稀土、含氮鉻鐵和鈦鐵破碎至粒度小于12mm的小塊，經(jīng)280℃以下烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；(4)用石墨型澆鑄高速鋼刀具，澆鑄溫度為1455℃；(5)高速鋼刀具凝固過(guò)程中通入交變磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.027T；
(6)澆鑄65分鐘后開(kāi)箱空冷刀具；(7)高速鋼刀具在935℃進(jìn)行軟化退火處理；(8)高速鋼刀具經(jīng)粗加工后進(jìn)行高溫淬火處理，淬火加熱溫度為1250℃，保溫65分鐘，隨后油冷，當(dāng)?shù)毒邷囟鹊陀?0℃，在液氮溫度為-194℃深冷處理，隨后在550℃進(jìn)行兩次回火，回火保溫時(shí)間為200分鐘，最后精加工至規(guī)定尺寸。
高速鋼刀具的化學(xué)成分見(jiàn)表3，機(jī)械性能見(jiàn)表4。
表3高速鋼刀具的化學(xué)成分(wt.％)

表4高速鋼刀具機(jī)械性能

取本發(fā)明實(shí)施例的高速鋼刀具用于車削鋼軸和銑齒輪，效果如下將本發(fā)明高速鋼刀具用于制造車刀和銑刀，分別車削鋼軸和銑齒輪，使用壽命比鍛造W6Mo5Cr4V2(M2)高速鋼刀具提高15.3％～24.8％。
使用本發(fā)明高速鋼刀具，刀具耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)，刀具使用過(guò)程中無(wú)斷裂、剝落現(xiàn)象出現(xiàn)，刀具更換周期延長(zhǎng)，加工工件的效率高，而且刀具生產(chǎn)成本較低，比鍛造W6Mo5Cr4V2(M2)高速鋼刀具降低25％以上，因此使用本發(fā)明高速鋼刀具具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種鑄造高速鋼刀具，其特征在于，制得該刀具的化學(xué)成分及其重量百分比為C0.6％～1.2％，Cr3.8％～4.5％，W5.0％～7.0％，Mo5.0％～7.0％，V1.5％～3.5％，K0.002％～0.005％，Na0.002％～0.010％，B0.003％～0.010％，Ce0.025％～0.050％，N0.02％～0.06％，Ti0.05％～0.15％，Si＜0.8％，Mn＜0.5％，P＜0.05％，S＜0.04％，余量為Fe，化學(xué)成分的總和為100％。
2.權(quán)利要求1所述的鑄造高速鋼刀具的制備方法，用電爐生產(chǎn)，其特征在于，其工藝步驟是(1)將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵和釩鐵混合加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1600℃～1620℃，加入脫氧劑鋁，而后出爐；(3)將含鉀、鈉變質(zhì)劑、硼鐵、鈰基稀土、含氮鉻鐵和鈦鐵破碎至粒度小于12mm的小塊，經(jīng)280℃以下烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；(4)用石墨鑄型澆鑄高速鋼刀具，澆鑄溫度為1450℃～1470℃；(5)高速鋼刀具凝固過(guò)程中通入交變磁場(chǎng)；(6)澆鑄30～80分鐘后開(kāi)箱空冷刀具；(7)高速鋼刀具在920～950℃進(jìn)行軟化退火處理；(8)高速鋼刀具經(jīng)粗加工后進(jìn)行高溫淬火處理，淬火加熱溫度為1200℃～1260℃，保溫40～80分鐘，隨后油冷，當(dāng)?shù)毒邷囟鹊陀?0℃，在液氮溫度為-180～-196℃深冷處理，隨后在540～570℃進(jìn)行兩次回火，回火保溫時(shí)間為120～300分鐘，最后精加工至規(guī)定尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的高速鋼刀具凝固過(guò)程中通入交變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.025T～0.035T。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鑄造高速鋼刀具及其制備方法，制得該刀具的化學(xué)成分及其重量百分比為C0.6％～1.2％，Cr3.8％～4.5％，W5.0％～7.0％，Mo5.0％～7.0％，V1.5％～3.5％，K0.002％～0.005％，Na0.002％～0.010％，B0.003％～0.010％，Ce0.025％～0.050％，N0.02％～0.06％，Ti0.05％～0.15％，Si＜0.8％，Mn＜0.5％，P＜0.05％，S＜0.04％，余量為Fe，化學(xué)成分的總和為100％。其制備方法利用電爐生產(chǎn)，采用石墨型鑄造成形。鑄造高速鋼刀具不需鍛造或軋制，工藝簡(jiǎn)單，效率高，能耗低，生產(chǎn)成本比鍛造M2高速鋼刀具降低25％以上。刀具硬度高、強(qiáng)韌性好，使用壽命長(zhǎng)，比M2高速鋼刀具提高15.3％～24.8％，使用過(guò)程中無(wú)斷裂、剝落現(xiàn)象出現(xiàn)，更換周期延長(zhǎng)，加工效率高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C21D9/22GK101078091SQ20071001812
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者蔣志強(qiáng), 符寒光, 馮錫蘭, 宗學(xué)文 申請(qǐng)人:鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院