[发明专利]一种高速工具钢的制备方法

说明书

本发明涉及钢的热加工领域，涉及一种高速工具钢的制备方法。一种高速工具钢的制备方法，所述方法包括下述工艺步骤：1)将待处理的莱氏体高速工具钢钢坯材料加热到液相线T_L以上，使其完全熔化；2)将材料冷却至T_L～T_S之间的固液两相区，保温，获得固相率70％以上的半固态组织；3)将材料在固液两相区实施锻造比1.5以上的变形；4)将材料冷却到固相线T_S以下温度，继续实施锻造比1.5以上的变形，既得。本发明通过在固液两相区实施变形，可以有效破碎高速工具钢凝固过程初生的树枝晶，减轻枝晶偏析，抑制液析碳化物的析出，达到获得均质化的组织、提高综合力学性能、延长使用寿命的目的。

技术领域

本发明涉及钢的热加工领域，涉及一种高速工具钢的制备方法，具体为一种消除或减少高速工具钢粗大液析碳化物、细化晶粒的半固态热加工工艺，用于解决由于高速工具钢中大块液析碳化物、粗晶或混晶导致材料力学性能劣化的问题。

背景技术

钢铁材料以其良好的成形性和出色的力学性能影响着人类生产和生活的方方面面，是人类历史上最成功最普及的金属材料。人类对钢铁材料的冶炼及加工技术方面的探索也从未停止过。近年来，随着我国交通运输业和武器装备向现代化、高速化方向发展，高性能钢铁材料是国防重大装备的骨干材料，更是制造先进刀具、模具的关键。目前更多钢铁产品的制造依赖于传统铸造和锻造。在全球倡导节能减排和绿色制造的今天，传统工艺在材料质量利用率和材料性能利用率的双重考量标准下，都显示出一定的局限性，为了充分利用钢铁优秀的力学性能带来的优势，使用半固态成形有望在确保较高的材料质量及性能利用率的同时以较小的载荷实现特殊钢产品的高品质制备。

高速工具钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，广泛应用于刀具、轴承、挤压模具等。高速工具钢成分上属于高碳高合金钢，主要的合金元素有钨、钼、铬、钒等，属于莱氏体类型的钢种，凝固组织中含有大量的合金碳化物。这些碳化物作为组织的强化相存在，使工具钢具有相对高的红硬性、耐磨性以及强度硬度等，是工具钢中必不可少的重要组成部分。

然而，由于高速钢种复杂的化学元素以及较高的元素含量，凝固过程中极易出现偏析，在铸态组织中产生粗大的网状莱氏体液析共晶碳化物(一次碳化物)，这种碳化物分布不均，尺寸粗大，直径在几个微米到十几个微米不等，主要由M2C、M6C和MC等类型碳化物组成，这些碳化物与金属基体之间的韧塑性存在极大的差别，对于进一步的热加工将造成严重不利影响，导致产品出现裂纹；同时，这些粗大的碳化物还会降低工具钢的塑性、韧性，导致产品掉齿、断刃，降低工件服役寿命。因此，如何消除粗大的液析碳化物成为了高速钢研究中的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除或减少高速工具钢粗大液析碳化物、细化晶粒的半固态热加工工艺，解决由于高速工具钢中大块液析碳化物、粗晶或混晶导致材料的加工裂纹和力学性能劣化的问题。

本发明的技术方案为：

一种高速工具钢的制备方法，所述方法包括下述工艺步骤：

1)将待处理的莱氏体高速工具钢钢坯材料加热到液相线T_L以上，使其完全熔化；

2)将材料冷却至T_L～T_S之间的固液两相区，保温，获得固相率70％以上的半固态组织；

3)将材料在固液两相区实施锻造比1.5以上的变形；

4)将材料冷却到固相线T_S以下温度，继续实施锻造比1.5以上的变形，既得。