[发明专利]一种切削刀具用高速钢的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种切削刀具用高速钢的热处理工艺。

背景技术

切削工具高速钢材料一般采用国产高速钢W6Mo5Cr4V2制作，合金的化学成分为(重量％)：C0.80％～0.90％，Si≤0.45％，Mn≤0.40％，W5.50％～6.75％，Mo4.50％～5.50％，Cr3.80％～4.40％，V1.75％～2.20％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe。该高速钢含有比较高含量的Mo，现在由于国际市场上Mo缺乏，价格比较昂贵，而且该高速钢钨、钒含量也较高，因此生产合金的成本也大大升高。

中国发明专利(公告号为CN1014081)公开了低合金高性能高速钢，其特征在于该钢种的具体化学成分为(重量％)C0.85％～1.05％，W3.0％～5.0％，Mo2.0％～3.5％，Cr3.5％～5.0％，V1.20％～1.80％，Si0.70％～1.20％，Mn0.20％～0.50％，N0.02％-0.08％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe。该高速钢通过降低合金元素量从而降低生产成本，但由于该高速钢与W6Mo5Cr4V2钢一样，都含有比较高含量的Mo、W、V，所以生产成本并未从根本上获得降低。

中国发明专利(公告号为CN1149298)公开了一种高耐磨性铸造高速钢，其特征在于该钢种的具体化学成分为(重量％)，C1.8％～4.2％，W2％～12％，Mo3％～12％，Cr4％～15％，Co0％～10％，V2.5％～10％，Nb0.3％～2.5％，Si0.5％～1.5％，Mn0.3％～0.8％，Al0.02％～0.10％，N0.02％～0.10％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe。该高速钢的特点是高碳、高钒、高铬，加入大量的W、Mo、Cr、V以及Nb碳化物形成元素，这些碳化物元素是提供耐磨性的重要因素，因此该高速钢拥有良好的铸造性能，耐磨。但由于该高速钢含有大量的Mo、V，因此生产成本更是高于W6Mo5Cr4V2高速钢，其通用性也不强。

发明内容

本发明的目的在于提出一种切削刀具用高速钢的热处理工艺，该钢通过对合金元素含量的调整获得了良好的硬度、耐磨性和强韧性，特别是热处理后性能更加优异，并且贵重合金元素含量少，成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种切削刀具用高速钢的热处理工艺，该高速钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：1.2-1.4，Si：0.5-0.7，Mn：1.0-1.2，Cr：7.5-8.5，W：2.0-2.2，Mo：3.2-3.4，V：2.8-3.0，Ni：0.6-0.8，Ti：0.2-0.4，B：0.005-0.007，N：0.06-0.08，S≤0.015，P≤0.015；余量为铁Fe和不可避免的杂质；所述热处理工艺包括如下步骤：

(1)分阶段加热，第一阶段加热温度到550-560℃，保温时间为20-30分钟；第二阶段加热到820-840℃，保温时间30-40分钟，第三阶段加热到淬火温度1070-1090℃，保温时间为60-90分钟；

(2)淬火，采用油冷；

(3)回火，回火温度为505-515℃，保温时间为90-120分钟，然后空冷至室温；按此工艺进行两次回火处理。

本发明主要合金元素的作用如下：

碳，它与碳化物形成元素形成的各种碳化物是钢获得高温强度的重要组织因素。适量的过剩碳化物可阻止晶粒长大，提高耐磨性。但碳含量过高，会使钢材失去塑性，另外由于碳化物过多，分布不均匀，也会引起刀具崩裂。硅，其目的是提高钢的淬透性、回火稳定性与基体强度，保证钢的高温强度、高温硬度和热稳定性。

锰，其目的是提供钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，提高钢的淬透性。铬，主要作用是提高钢的淬透性、耐磨性和抗氧化性，铬是一种强烈的碳化物形成元素，它能与碳形成多种化合物，以及与铁碳形成复合的化合物，提高钢的硬度和强度，而且铬与钨共同形成复合碳化物，铬能提高复合碳化物于温度较低时在奥氏体中的溶解度，还能阻止高温时碳化物的集聚。

钒和氮，二者形成化合物，替代价格昂贵的钴元素，提高钢的红硬性，钒还能细化钢的晶粒组织，提高钢的高温硬度和高温强度，韧性和耐磨性，当它在高温熔入奥氏体时可增加钢的淬透性，可以防止钢的过热敏感倾向。

钨，主要作用是能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性。

钼，主要作用是可提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性。