[发明专利]一种无碳高速钢及其制备方法

说明书

一种无碳高速钢及其制备方法。本发明提出的无碳高速钢引入了铁粉来代替钼粉和钴粉，并引入少量的LaB₆以提升材料的回火抗性和红硬性，通过La和B共同加入引起的强化，推迟奥氏体的转变、抑制回火时组织的粗化和合金元素的脱溶，使Fe‑Co‑Mo材料的红硬性与热硬性得到了提高。同时，本发明的制备工艺简单，降低了原材料成本，展示出来优越的刀具材料性能，制成的刀具在长时间的切削作用下也能保持高硬度，不粘刀，在工业中具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及切屑钛合金领域，具体是一种无碳高速钢及其制备方法。

背景技术

目前钛合金的应用日趋广泛，我国钛加工材的产量为超过55万吨，被用于航空航天、医药、化工、军工、汽车、电力等，以航空航天、医药、军工和海洋工程为代表的高端钛材应用占比逐年提升，但是就目前的刀具材料来说，由于钛合金热导率低，化学活量高以及弹性模量低的问题，导致钛合金在切削中产生大量的热无法传导，过高的温度也导致刀具的硬度下降，刃口迅速磨损或崩裂，粘刀现象也比较严重，易生成积屑瘤，带走表面涂层。

现有钛合金加工刀具一般采用以WC-CO为主的硬质合金材料，但是在高温下碳化物会发生长大，加上钨资源的大量消耗也不利于国情的发展，所以需要寻求一种新的材料来替代该硬质合金来做刀具。

硼在烧结高速钢中扮演着重要的角色，如提高烧结活性和降低烧结温度，提高钢的淬透性和生成硼化物强化高速钢。而稀土元素则具有净化晶界、优化钢铁中的杂志分布状态、改善热加工状态、优化冲击热性、减小晶粒异常长大倾向、改善回火脆性和降低淬火开裂风险等作用。在CN107904474A发明创造中提出来一种钼钴硼三元硼化物基金属陶瓷做刀具的方法；在CN105603255A的发明创造中提出了添加0.1～3.3％的LaB6；在CN110144512A的发明创造中提出了添加0.2～20份的LaB₆。针对Fe-Co-Mo材料，Fe元素的大量存在，节省了原材料的成本，但又因为Fe元素的大量存在，B元素的过量加入会导致网格状的脆性铁硼化合物的生成，从而导致材料出现整体的脆性。但B元素的过少加入又不能很好的提升材料的硬度，所以需要探究LaB₆的加入量对Fe-Co-Mo材料硬度的影响。

发明内容

为客服现有技术中存在网格状的脆性铁硼化合物的生成，导致材料出现整体的脆性，并且硬度较低的不足，本发明提出了一种无碳高速钢及其制备方法。

本发明提出的无碳高速钢由60～76％的Fe粉、14.85～25％的Co粉、9～15％的Mo粉、0.05～0.15％的LaB₆粉组成；所述百分比为质量百分比。

所述Fe粉、Co粉、Mo粉和LaB₆粉的粒度均为74～100um。

发明提出的所述无碳高速钢的制备过程是：

步骤1，球磨：

称量原料。将称量的原料粉末置于球磨机中，并加入无水乙醇，对所述原料进行球磨。得到混合粉末。

所述球磨时，球料比为3:1～10:1，球磨机转速为180r/min～220r/min，球磨时间为20h～24h。

步骤2，加入聚乙二醇：

在步骤1得到的混合粉末中加入聚乙二醇；所述聚乙二醇的加入量为所述混合粉末的1～2％。得到浆状混合物。

在加入聚乙二醇时，先将聚乙二醇水浴加热溶解于100ml无水乙醇后倒入混合的粉末中，搅拌均匀。

步骤3，真空干燥：

将得到的浆状混合物置于真空干燥箱中干燥。得到干燥的粉末。

所述干燥箱升温速率为1℃/min；干燥温度为70～100℃，真空度为-0.1Mpa。干燥时间为20～24h。