一種高釩高速鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐磨金屬材料，更具體地涉及一種高銀高速鋼。
【背景技術(shù)】
[0002]尚速鋼是尚速工具鋼的簡稱，是一種成分復雜的化合物，尚速鋼除含有尚的碳量夕卜，還有大量的W、Cr、V、Mo等合金成分；合金和碳元素形成了大量的碳化物，使高速鋼具有高硬度、高紅硬性、高耐磨性和足夠的韌性，極大地提高了其切削速度，高速鋼的發(fā)明使切削中碳鋼的速度由8m/min提高到大約30m/min ;因此帶來了機床工具行業(yè)的革命。
[0003]隨著被加工材料的不斷變化及生產(chǎn)加工的需要，人們不斷改變高速鋼的成分，先后出現(xiàn)了鉆尚速鋼、尚鑰尚速鋼Ml、媽鑰尚速鋼M2、尚碳尚f凡尚速鋼、加硫易切削尚速鋼、超硬高速鋼M40系列。目前，高速鋼常用于鉆頭、絲錐、鋸條以及滾刀、插齒刀、拉刀等精密工具，尤其適用于制造復雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具。
[0004]高釩高速鋼是近十多年來出現(xiàn)的一種新鋼種，高釩高速鋼不含W，同時加大碳元素的含量，形成VC和V4C3，使高速鋼得到高的硬度和耐磨性。高釩高速鋼以釩為主要添加元素，輔以鉻鉬等其他合金元素，充分利用釩碳化合物(VC)硬度高、形態(tài)好的特點來提高材料的韌性及耐磨性。作為新一代耐磨材料，高釩高速鋼目前已被用于生產(chǎn)乳輥、錘頭、球磨機襯板和轉(zhuǎn)子體等多種耐磨件。
[0005]實踐證明，高釩耐磨合金的韌性比高鉻鑄鐵高，耐磨性是高鉻鑄鐵的3倍以上，裂紋敏感性比高鉻鑄鐵低，性能價格比也高，具有廣泛的推廣應用前景，勢必替代高鉻鑄鐵，成為新一代高耐磨材料的主流。該合金可大大提高耐磨部件的使用壽命和主機運行效率，完全可替代各種用于磨料磨損工況的耐磨鑄鐵類材料。用高釩耐磨合金制造的破碎機錘頭、乳鋼機導輪、乳輥等，在工程機械、建材、礦山、電力等行業(yè)有著廣泛應用，社會經(jīng)濟效益顯著，對國民經(jīng)濟發(fā)展有重要促進作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的提供一種硬度高、耐磨性好的高釩高速鋼，本發(fā)明所述的高釩高速鋼成分質(zhì)量百分比如下:
碳(C) 2.4%-3.0%，釩(V) 5.0%-6.0%，鉻(Cr) 4.0%-5.5%，鉬(Mo) 4.0%-6.0%，鎳(Ni)
0.5%-l.0%，鈮(Nb) 1.0%-2.0%，硅(Si) 0.4%-l.0%，磷(P) < 0.04%，硫(S) < 0.04%，余量為鐵(Fe)。
[0007]碳(C)對鋼的強度、硬度、淬透性以及耐磨性都有非常重要的影響。碳是形成碳化物的基本元素，碳的含量過低則碳化物少，耐磨性低，但是碳含量太高容易增大材料的脆性，所以碳元素的含量要控制在一定范圍，綜合比較，碳含量控制在2.4%-3.0%。優(yōu)選地，碳含量控制在2.5%-2.8%。
[0008]釩(V)對高速鋼耐磨性的影響最為顯著，有利于MC型碳化物的形成，提高釩的含量可獲得大量尺寸細小、彌散分布的顆粒狀MC型碳化物，從而提高高速鋼的耐磨性。本發(fā)明的高釩高速鋼中的釩含量控制在5.0%-6.0%。優(yōu)選地，釩含量控制在5.6%-5.8%。
[0009]鉻(Cr)可以提高鋼的淬透性，與碳、鐵形成多種化合物(Fe，Cr)3C，可顯著提高耐磨性，同時固溶強化基體，在提高強度和硬度的同時而不降低沖擊韌度，是耐磨材料的基本元素之一，同時還具有較強的高溫抗氧化、抗脫碳作用。本發(fā)明的高釩高速鋼中的鉻含量控制在4.0%-5.5%。優(yōu)選地，鉻含量控制在4.5%-5.3%。
[0010]鉬(Mo)在高速鋼中能形成足夠的二次碳化物，通過高溫固溶淬火獲得高鉬馬氏體。同時，鉬可以減小碳化物的尺寸，細化組織，從而提高合金耐磨性，本發(fā)明的高釩高速鋼中的鉬含量控制在4.0%-6.0%。優(yōu)選地，鉬含量控制在4.2%-5.7%。
[0011 ] 鈮(Nb)是一種強烈促進MC相形成的元素，添加鈮的目的在于用鈮取代釩參與MC型碳化物的形成，迫使釩固溶在基體組織中，以提高材料的二次硬化能力。釩、鈮加入后，能明顯提尚亞共晶成分尚速鋼的耐磨性。本發(fā)明的尚I凡尚速鋼中的銀含量控制在1.0%-2.0%。優(yōu)選地，鈮含量控制在1.4%-1.9%。
[0012]鎳(Ni)能提高鋼的強度，而不降低其塑性，改善鋼的低溫韌性，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性，同時擴大奧氏體相區(qū)，是奧氏體化的有效元素，本發(fā)明的高釩高速鋼中的鎳含量為0.5%-1.0%。優(yōu)選地，鎳含量控制在0.6%-0.8%。
[0013]硅(Si)能強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性，增加鋼的回火穩(wěn)定性，提高鋼的耐熱性。和鉻、鉬結(jié)合，能夠提高鋼的抗腐蝕性和抗氧化性，本發(fā)明的高釩高速鋼中的硅含量為0.4%-1.0%。優(yōu)選地，硅含量控制在0.6%-0.8%。
[0014]硫(S)和磷(P)均是鋼中的有害元素，其含量均要求< 0.04%。
[0015]本發(fā)明提供的高釩高速鋼，增加了鉬和釩的含量以取代鎢元素增加高速鋼的淬透性和耐磨性，同時又滿足了其力學的性能要求。
[0016]本發(fā)明中的高釩高速鋼制備過程如下:利用100kg中頻感應電爐進行熔煉，所用爐料為已經(jīng)稱量好的廢鋼和生鐵，當溫度達到1420°C時候加入鉻鐵、硅鐵，待鋼液溫度達到1520°C時，加入鉬鐵、Ni和鈮鐵，1560°C時候加入釩鐵，目的是為了減少燒損，攪拌，按lkg鋁條/噸鋼液的量插入鋁條進行脫氧；將稀土元素鈰放在澆包內(nèi)對鋼液進行孕育，出鋼液時溫度不低于1560°C，當溫度維持在1450-1480°C時，可以在離心機上直接澆注成乳輥。根據(jù)其實際的應用效果，其硬度值為62-66HRC，沖擊韌性值14-18J/cm2，抗拉強度950-1 lOOMPao其硬度高、組織致密，耐磨性能優(yōu)良。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例1
利用100kg中頻感應電爐進行熔煉，所用爐料為已經(jīng)稱量好的廢鋼和生鐵，當溫度達到1420°C時候加入鉻鐵、硅鐵，待鋼液溫度達到1520°C時，加入鉬鐵、Ni和鈮鐵，1560°C時候加入釩鐵，目的是為了減少燒損，攪拌，按lkg鋁條/噸鋼液的量插入鋁條進行脫氧；將稀土元素鈰放在澆包內(nèi)對鋼液進行孕育，出鋼液時溫度不低于1560°C，當溫度維持在1450-1480°C時，可在離心機上直接澆注成乳輥。澆注后的鑄件需要進行熱處理，其熱處理工藝為:1000-1050°C高溫淬火，480-530°C回火。乳輥組織致密，無裂紋，耐磨性達到高鉻鑄鐵的4.6倍，經(jīng)檢測，其硬度值為64HRC，沖擊韌性值15-17J/cm2，抗拉強度960_1000MPa，力學性能符合使用要求。
[0018]實施例2
利用100kg中頻感應電爐進行熔煉，所用爐料為已經(jīng)稱量好的廢鋼和生鐵，當溫度達到1420°C時候加入鉻鐵、硅鐵，待鋼液溫度達到1520°C時，加入鉬鐵、Ni和鈮鐵，1560°C時候加入釩鐵，目的是為了減少燒損，攪拌，按lkg鋁條/噸鋼液的量插入鋁條進行脫氧；將稀土元素鈰放在澆包內(nèi)對鋼液進行孕育，出鋼液時溫度不低于1560°C，當溫度維持在1450-1480°C時，可在離心機上直接澆注成乳輥。澆注后的鑄件需要進行熱處理，其熱處理工藝為:1000-1050°C高溫淬火，480-530 °C回火。乳輥組織致密，無裂紋，耐磨性達到高鉻鑄鐵的4.1倍，經(jīng)檢測，其硬度值為66HRC，沖擊韌性值14-16J/cm2，抗拉強度1020-1080MPa，力學性能符合使用要求。
【主權(quán)項】
1.一種高釩高速鋼，其成分質(zhì)量百分比如下:碳 2.4%-3.0%，釩 5.0%-6.0%，鉻 4.0%-5.5%，鉬 4.0%-6.0%，鎳 0.5%-1.0%，鈮1.0%-2.0%，硅 0.4%-1.0%，磷< 0.04%，硫< 0.04%，余量為鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中碳含量為2.5%-2.8%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中釩含量為5.6%-5.8%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中鉻含量為4.5%-5.3%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中鉬含量為4.2%-5.7%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中鎳含量為0.6%-0.8%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中鈮含量為1.4%-1.9%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高釩高速鋼，其中硅含量為0.6%-0.8%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高釩高速鋼，其成分質(zhì)量百分比為：碳（C）2.4%-3.0%，釩（V）5.0%-6.0%，鉻（Cr）4.0%-5.5%，鉬（Mo）4.0%-6.0%，鎳（Ni）0.5%-1.0%，鈮（Nb）1.0%-2.0%，硅（Si）0.4%-1.0%，磷（P）＜0.04%，硫（S）＜0.04%，余量為鐵（Fe）。本發(fā)明提供的高釩高速鋼，增加了鉬和釩的含量以取代鎢元素增加高速鋼的淬透性和耐磨性，同時又滿足了其力學的性能要求。
【IPC分類】C22C33/04, C22C38/48
【公開號】CN105296882
【申請?zhí)枴緾N201510774960
【發(fā)明人】常永勤, 陸強, 丁剛
【申請人】丹陽市藍銳粉末合金制品有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月14日