一種鉬基合金鋼制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鉬基合金鋼，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%，銅4%-8%，鈦5%-6%，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。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果。本發(fā)明專利技術(shù)提供的鉬基合金鋼，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(shí)又滿足了其力學(xué)的性能要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種鉬基合金鋼。
技術(shù)介紹
高速鋼是高速工具鋼的簡(jiǎn)稱，是一種成分復(fù)雜的化合物，高速鋼除含有高的碳量外，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，高速鋼的專利技術(shù)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(jī)床工具行業(yè)的革命。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)了鈷高速鋼、高鉬高速鋼M1、鎢鉬高速鋼M2、高碳鉬基合金鋼、加硫易切削高速鋼、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(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具。鉬基合金鋼是近十多年來出現(xiàn)的一種新鋼種，鉬基合金鋼不含W，同時(shí)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。鉬基合金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(diǎn)來提高材料的韌性及耐磨性。作為新一代耐磨材料，鉬基合金鋼目前已被用于生產(chǎn)軋輥、錘頭、球磨機(jī)襯板和轉(zhuǎn)子體等多種耐磨件。實(shí)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(jià)格比也高，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，勢(shì)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(jī)運(yùn)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(jī)錘頭、軋鋼機(jī)導(dǎo)輪、軋輥等，在工程機(jī)械、建材、礦山、電力等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要促進(jìn)作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的提供一種硬度高、耐磨性好的鉬基合金鋼，本專利技術(shù)所述的鉬基合金鋼成分質(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%-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）。碳（C）對(duì)鋼的強(qiáng)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%。釩（V）對(duì)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(xì)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。本專利技術(shù)的鉬基合金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%。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(shí)固溶強(qiáng)化基體，在提高強(qiáng)度和硬度的同時(shí)而不降低沖擊韌度，是耐磨材料的基本元素之一，同時(shí)還具有較強(qiáng)的高溫抗氧化、抗脫碳作用。本專利技術(shù)的鉬基合金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%。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(shí)，鉬可以減小碳化物的尺寸，細(xì)化組織，從而提高合金耐磨性，本專利技術(shù)的鉬基合金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%。鈮（Nb）是一種強(qiáng)烈促進(jìn)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，能明顯提高亞共晶成分高速鋼的耐磨性。本專利技術(shù)的鉬基合金鋼中的鈮含量控制在1.0%-2.0%。優(yōu)選地，鈮含量控制在1.4%-1.9%。鎳（Ni）能提高鋼的強(qiáng)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(shí)擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，是奧氏體化的有效元素，本專利技術(shù)的鉬基合金鋼中的鎳含量為0.5%-1.0%。優(yōu)選地，鎳含量控制在0.6%-0.8%。硅（Si）能強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)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，本專利技術(shù)的鉬基合金鋼中的硅含量為0.4%-1.0%。優(yōu)選地，硅含量控制在0.6%-0.8%。硫（S）和磷（P）均是鋼中的有害元素，其含量均要求＜0.04%。本專利技術(shù)提供的鉬基合金鋼，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(shí)又滿足了其力學(xué)的性能要求。本專利技術(shù)中的鉬基合金鋼制備過程如下：利用100kg中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，所用爐料為已經(jīng)稱量好的廢鋼和生鐵，當(dāng)溫度達(dá)到1420℃時(shí)候加入鉻鐵、硅鐵，待鋼液溫度達(dá)到1520℃時(shí)，加入鉬鐵、Ni和鈮鐵，1560℃時(shí)候加入釩鐵，目的是為了減少燒損，攪拌，按1kg鋁條/噸鋼液的量插入鋁條進(jìn)行脫氧；將稀土元素鈰放在澆包內(nèi)對(duì)鋼液進(jìn)行孕育，出鋼液時(shí)溫度不低于1560℃，當(dāng)溫度維持在1450-1480℃時(shí)，可以在離心機(jī)上直接澆注成軋輥。根據(jù)其實(shí)際的應(yīng)用效果，其硬度值為62-66HRC，沖擊韌性值14-18J／cm2，抗拉強(qiáng)度950-1100MPa。其硬度高、組織致密，耐磨性能優(yōu)良。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述：實(shí)施例1利用100kg中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，所用爐料為已經(jīng)稱量好的廢鋼和生鐵，當(dāng)溫度達(dá)到1420℃時(shí)候加入鉻鐵、硅鐵，待鋼液溫度達(dá)到1520℃時(shí)，加入鉬鐵、Ni和鈮鐵，1560℃時(shí)候加入釩鐵，目的是為了減少燒損，攪拌，按1kg鋁條/噸鋼液的量插入鋁條進(jìn)行脫氧；將稀土元素鈰放在澆包內(nèi)對(duì)鋼液進(jìn)行孕育，出鋼液時(shí)溫度不低于1560℃，當(dāng)溫度維持在1450-1480℃時(shí)，可在離心機(jī)上直接澆注成軋輥。澆注后的鑄件需要進(jìn)行熱處理，其熱處理工藝為：1000-1050℃高溫淬火，480-530℃回火。軋輥組織致密，無裂紋，耐磨性達(dá)到高鉻鑄鐵的4.6倍，經(jīng)檢測(cè)，其硬度值為64HRC,沖擊韌性值15-17J/cm2，抗拉強(qiáng)度960-1000MPa，力學(xué)性能符合使用要求。實(shí)施例2利用100kg中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，所用爐料為已經(jīng)稱量好的廢鋼和生鐵，當(dāng)溫度達(dá)到1420℃時(shí)候加入鉻鐵、硅鐵，待鋼液溫度達(dá)到1520℃時(shí)，加入鉬鐵、Ni和鈮鐵，1560℃時(shí)候加入釩鐵，目的是為了減少燒損，攪拌，按1kg鋁條/噸鋼液的量插入鋁條進(jìn)行脫氧；將稀土元素鈰放在澆包內(nèi)對(duì)鋼液進(jìn)行孕育，出鋼液時(shí)溫度不低于1560℃，當(dāng)溫度維持在1450-1480℃時(shí)，可在離心機(jī)上直接澆注成軋輥。澆注后的鑄件需要進(jìn)行熱處理，其熱處理工藝為：1000-1050℃高溫淬火，480-530℃回火。軋輥組織致密，無裂紋，耐磨性達(dá)到高鉻鑄鐵的4.1倍，經(jīng)檢測(cè)，其硬度值為66HRC,沖擊韌性值14-16J/cm2，抗拉強(qiáng)度1020-1080MPa，力學(xué)性能符合使用要求。實(shí)施例3利用100kg中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鉬基合金鋼，其特征在于：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%，銅4%?8%，鈦5%?6%，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。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鉬基合金鋼，其特征在于：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%，銅4%-8%，鈦5%-6%，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所述的鉬基合金鋼，其特征在于：其中碳含量為2.5%-2.8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬基合金鋼，其特征在于：其中釩含量為5.6%-5.8...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王浩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：王浩，
類型：發(fā)明
國別省市：廣西;45