一種高速鋼的生產方法

本發明涉及新材料
技術領域：
，尤其是涉及一種高速鋼的生產方法。
背景技術：
：高速鋼兼具高硬度、高紅硬性、良好的韌性等優點，廣泛應用于制造麻花鉆、絲錐、車刀、銑刀等高速切割工具，還用于高載荷模具及特殊耐熱耐磨零部件。高速鋼的塑性變形能力較差，在高速鋼加工過程中容易發生開裂，成材率較低，所以高速鋼在制備過程中成本較高，所以提高高速鋼的塑性變形能力對降低高速鋼的加工成本至關重要。中國公開號cn102732796公開了一種高性能高速鋼，高性能高速鋼的組成成分與質量百分比為：碳1.04-1.06，硅0.35-0.45，錳0.30-0.40，磷≤0.025，硫≤0.005，鎢：4.8-5.2，鉻：4.0-4.2，鉬5.9-6.2，釩1.60-1.65，鈷7.8-8.0，鈮0.1-0.5，余量為鐵及雜質。此技術方案中鎢和鈷含量較高，能夠提高高速鋼的硬度，但是會使高速鋼的韌性大大降低，溶液發生開裂。技術實現要素：本發明是為了克服現有技術高速鋼韌性較差，容易發生開裂的問題，提供一種同時具有較高硬度和韌性的高速鋼，高速鋼在使用過程中不容易發生開裂。為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種高速鋼的生產方法，包括以下步驟：(1)按高速鋼中各元素重量占比進行選料，高速鋼原料中按質量百分比包含如下組分：w1.5-2.0％，mo3.25-5.0％，cr4.5-5.0％，v0.85-1.20％，co0.5-2.0％，c1.10-1.18％，si0.22-0.38％，mn0.10-0.35％，s0-0.05％，p0-0.30％，cu0-0.15％，ni0-0.20％，余量為fe；(2)將原料放入中空爐或電弧爐進行冶煉，然后將混料加入經過冶煉的原料中，再進行lf爐外精煉、vd真空脫氣，澆鑄得到電渣棒；(3)將電渣棒加入重熔爐在真空條件下對電渣棒重熔，得到高速鋼重熔錠，其中高速鋼重熔錠氧含量為≤10ppm；(4)對高速鋼重熔錠開胚、鍛造、熱軋，退火處理，即得。傳統方法中為了保證高速鋼的強度和硬度滿足標準，將w含量提升到5％左右，將co含量提升到7％以獲得較高硬度和強度的高速鋼，w和co含量過高雖然能夠提高高速鋼的硬度和強度，但是會使高速鋼的韌性下降，從而使高速鋼容易發生開裂；本發明為解決此問題，降低高速鋼中w和co的含量，嚴格控制w含量為1.5-2.0％，co含量為0.5-2.0％，從而提高高速鋼的韌性，高速鋼韌性提高從而提高高速鋼的抗開裂性能，本發明為在提高韌性的條件下保持剛塑鋼的韌性加入v元素，v元素能夠起到細化晶粒的作用，從而可以得到充分固溶組織，保持高速鋼的強度和硬度；另外本發明在重熔過程中保持真空環境，能夠避免鋼水與空氣接觸，從而防止空氣摻雜進鋼水中，降低夾雜物的等級，提高高速鋼的塑變性能。作為優選，所述步驟(2)混料的加入量為原料質量的0.1-0.45wt％。作為優選，所述步驟(2)中在lf爐外精煉過程中加入高速鋼原料質量0.5-1％的硅鈣線。本發明在lf爐外精煉過程在高速鋼中混入硅鈣線，硅鈣線與v元素配合能夠改善碳化物的分布和細化碳化物顆粒的尺寸，從而進一步提高高速鋼的可塑性和強度。作為優選，所述步驟(2)混料包括按重量配比的下述組分：石灰石5-10份，螢石3-6份，碳粉1-3份，氧化鎂1-3份。本發明使用石灰石、螢石、碳粉和氧化鎂配合作為脫氧劑能夠降低鋼水中的氧含量，從而防止鋼水中氧含量過高并與s結合產生二氧化硫；本發明脫氧劑中不使用鋁，減少鋼水中三氧化鋁等難熔難上浮的夾雜物，從而避免高速鋼中夾雜物過高造成容易開裂的問題；另外本發明氧化鎂能夠提高夾雜物的分散性，從而防止夾雜物因為在高速鋼中分布不均造成容易開裂。作為優選，所述混料中石灰石粒徑為3-5nm，螢石粒徑為3-5nm，碳粉粒度為4-8nm，氧化鎂粒度為3-5nm。作為優選，所述步驟(4)中退火處理工藝為在氫氣保護氛圍中先在880-925℃下保溫3-5h，然后在620-670℃保溫1-2h。因此，本發明具有如下有益效果：(1)本發明在保持高速鋼強度的同時，提高了高速鋼的韌性，從而解決高速鋼容易發生開裂的問題；(2)本發明在lf爐外精煉過程在高速鋼中混入硅鈣線，硅鈣線與v元素配合能夠改善碳化物的分布和細化碳化物顆粒的尺寸，從而進一步提高高速鋼的可塑性和強度。具體實施方式下面通過具體實施例，對本發明的技術方案做進一步說明。本發明中，若非特指，所采用的原料和設備等均可從市場購得或是本領域常用的，實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。實施例1一種高速鋼的生產方法，包括以下步驟：(1)按高速鋼中各元素重量占比進行選料，高速鋼原料中按質量百分比包含如下組分：w1.8％，mo4.0％，cr4.8％，v1.0％，co1.25％，c1.15％，si0.30％，mn0.25％，s0.03％，p0.20％，cu0.08％，ni0.10％，余量為fe；(2)將原料放入中空爐或電弧爐進行冶煉，然后將混料加入經過冶煉的原料中，混料的加入量為原料質量的0.30wt％，再進行lf爐外精煉、vd真空脫氣，其中在lf爐外精煉過程中加入高速鋼原料質量0.8％的硅鈣線，澆鑄得到電渣棒；其中混料包括按重量配比的下述組分：石灰石7份，螢石4.5份，碳粉2份，氧化鎂2份；混料中石灰石粒徑為4nm，螢石粒徑為4nm，碳粉粒度為6nm，氧化鎂粒度為3nm；(3)將電渣棒加入重熔爐在真空條件下對電渣棒重熔，得到高速鋼重熔錠，其中高速鋼重熔錠氧含量為≤10ppm；(4)對高速鋼重熔錠開胚、鍛造、熱軋，退火處理，退火處理工藝為在氫氣保護氛圍中先在900℃下保溫4h，然后在640℃保溫1.5h，即得。實施例2一種高速鋼的生產方法，包括以下步驟：(1)按高速鋼中各元素重量占比進行選料，高速鋼原料中按質量百分比包含如下組分：w1.6％，mo3.3％，cr4.8％，v0.9％，co0.6％，c1.12％，si0.25％，mn0.18％，s0.01％，p0.1％，cu0.05％，ni0.1％，余量為fe；(2)將原料放入中空爐或電弧爐進行冶煉，然后將混料加入經過冶煉的原料中，混料的加入量為原料質量的0.2wt％，再進行lf爐外精煉、vd真空脫氣，其中在lf爐外精煉過程中加入高速鋼原料質量0.6％的硅鈣線，澆鑄得到電渣棒；其中混料包括按重量配比的下述組分：石灰石6份，螢石4份，碳粉1.5份，氧化鎂1.5份；混料中石灰石粒徑為3nm，螢石粒徑為3nm，碳粉粒度為5nm，氧化鎂粒度為3nm；(3)將電渣棒加入重熔爐在真空條件下對電渣棒重熔，得到高速鋼重熔錠，其中高速鋼重熔錠氧含量為≤10ppm；(4)對高速鋼重熔錠開胚、鍛造、熱軋，退火處理，退火處理工藝為在氫氣保護氛圍中先在885℃下保溫3.5h，然后在625℃保溫1.5h，即得。實施例3一種高速鋼的生產方法，包括以下步驟：(1)按高速鋼中各元素重量占比進行選料，高速鋼原料中按質量百分比包含如下組分：w1.8％，mo4.0％，cr4.8％，v1.1％，co1.5％，c1.16％，si0.35％，mn0.33％，s0.04％，p0.25％，cu0.10％，ni0.18％，余量為fe；(2)將原料放入中空爐或電弧爐進行冶煉，然后將混料加入經過冶煉的原料中，混料的加入量為原料質量的0.4wt％，再進行lf爐外精煉、vd真空脫氣，其中在lf爐外精煉過程中加入高速鋼原料質量0.8％的硅鈣線，澆鑄得到電渣棒；其中混料包括按重量配比的下述組分：石灰石9份，螢石5份，碳粉2.5份，氧化鎂2.5份；混料中石灰石粒徑為4nm，螢石粒徑為4nm，碳粉粒度為7nm，氧化鎂粒度為4nm；(3)將電渣棒加入重熔爐在真空條件下對電渣棒重熔，得到高速鋼重熔錠，其中高速鋼重熔錠氧含量為≤10ppm；(4)對高速鋼重熔錠開胚、鍛造、熱軋，退火處理，退火處理工藝為在氫氣保護氛圍中先在920℃下保溫4.5h，然后在660℃保溫2h，即得。實施例4一種高速鋼的生產方法，包括以下步驟：(1)按高速鋼中各元素重量占比進行選料，高速鋼原料中按質量百分比包含如下組分：w2.0％，mo5.0％，cr5.0％，v1.20％，co2.0％，c1.18％，si0.38％，mn0.35％，s0.05％，p0.30％，cu0.15％，ni0.20％，余量為fe；(2)將原料放入中空爐或電弧爐進行冶煉，然后將混料加入經過冶煉的原料中，混料的加入量為原料質量的0.45wt％，再進行lf爐外精煉、vd真空脫氣，其中在lf爐外精煉過程中加入高速鋼原料質量1％的硅鈣線，澆鑄得到電渣棒；其中混料包括按重量配比的下述組分：石灰石10份，螢石6份，碳粉3份，氧化鎂3份；混料中石灰石粒徑為5nm，螢石粒徑為5nm，碳粉粒度為8nm，氧化鎂粒度為5nm；(3)將電渣棒加入重熔爐在真空條件下對電渣棒重熔，得到高速鋼重熔錠，其中高速鋼重熔錠氧含量為≤10ppm；(4)對高速鋼重熔錠開胚、鍛造、熱軋，退火處理，退火處理工藝為在氫氣保護氛圍中先在925℃下保溫5h，然后在670℃保溫2h，即得。實施例5一種高速鋼的生產方法，包括以下步驟：(1)按高速鋼中各元素重量占比進行選料，高速鋼原料中按質量百分比包含如下組分：w1.5％，mo3.25％，cr4.5％，v0.85％，co0.5％，c1.10％，si0.22％，mn0.10％，余量為fe；(2)將原料放入中空爐或電弧爐進行冶煉，然后將混料加入經過冶煉的原料中，混料的加入量為原料質量的0.1wt％，再進行lf爐外精煉、vd真空脫氣，其中在lf爐外精煉過程中加入高速鋼原料質量0.5％的硅鈣線，澆鑄得到電渣棒；其中混料包括按重量配比的下述組分：石灰石5份，螢石3份，碳粉1份，氧化鎂1份；混料中石灰石粒徑為3nm，螢石粒徑為3nm，碳粉粒度為4nm，氧化鎂粒度為3nm；(3)將電渣棒加入重熔爐在真空條件下對電渣棒重熔，得到高速鋼重熔錠，其中高速鋼重熔錠氧含量為≤10ppm；(4)對高速鋼重熔錠開胚、鍛造、熱軋，退火處理，退火處理工藝為在氫氣保護氛圍中先在880℃下保溫3h，然后在620℃保溫1h，即得。對比例1對比例1為市場上購買的普通高速鋼。實施例1實施例3實施例5對比例1抗壓強度mpa4485452444394132抗沖擊韌性j/m247534234抗彎強度mpa5017503149874600由測試結果與對比例對比可以得到本發明具有較好的抗壓強度、抗彎輕度和抗沖擊韌性。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。當前第1頁12