[发明专利]耐磨冷作工具钢

说明书

本发明提供了一种耐磨冷作工具钢，采用快速凝固工艺制备，且其化学组分按质量百分比计包括：C：0.8％‑2.8％，Si：0.6％‑1.2％，Mn：0.2％‑1.0％，Cr：6％‑14％，Mo：0.8％‑3.0％，V：≤3％，Co：≤3％，Ti：0.5％‑6％，余量为Fe和杂质。本发明所述的耐磨冷作工具钢，其第二相尺寸细小，分布均匀，具备优异的综合力学性能，包括硬度、韧性、可机加工性等，尤其是组织中高硬度第二相的存在，可使该钢种具有优异的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及工具钢材料技术领域，特别涉及一种耐磨冷作工具钢。

背景技术

对于工具钢，尤其是冷作工具钢，对其耐磨性能及韧性有极高的要求，例如冲切、冲压、弯曲和深拉、金属粉末压制、冷轧轧辊等。

为了提高耐磨性能，现有的技术方案，主要以促进工具钢中形成大量碳化物来提高耐磨性能，例如M6C、M23C6、M7C3以及MC等。例如一种大量使用的冷作模具钢Cr12MoV，其碳化物主要由M23C6和M7C3组成。碳化物的硬度及其含量对耐磨性能影响很大，MC碳化物硬度相比其它类型碳化物硬度要高，能够更好地起到防止工具钢应用过程表面磨损的发生，所以MC碳化物在工具钢中被普遍使用，并且设计含量逐步提高。

高V工具钢的生产有一点需要注意，由于V与C具有很强的化学结合能力，所以在工具钢钢液的凝固早期就开始形成并长大，容易导致偏析和碳化物粗大，从而影响工具钢需要的其它必要性能，如韧性、可加工性等。

基于此，粉末冶金工具钢合金中V含量可以设计到非常高的水平，如一种粉末冶金冷作工具钢牌号A11其V含量达到9.75％，采用粉末冶金工艺制备，组织中合金元素仍能保持均匀分布。随着V合金元素在工具钢中使用量的提高带来成本的提升也是显而易见的，如何一方面提升合金的耐磨性能，同时提升合金的性价比是需要考虑的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种耐磨冷作工具钢，以使其具有优异的耐磨性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种耐磨冷作工具钢，所述耐磨冷作工具钢采用快速凝固工艺制备，且其化学组分按质量百分比计包括：C：0.8％-2.8％，Si：0.6％-1.2％，Mn：0.2％-1.0％，Cr：6％-14％，Mo：0.8％-3.0％，V：≤3％，Co：≤3％，Ti：0.5％-6％，余量为Fe和杂质。

进一步的，其化学组分按质量百分比计包括：C：0.8％-2.1％，Si：0.6％-1.2％，Mn：0.2％-0.8％，Cr：6％-14％，Mo：0.8％-3.0％，V：≤3％，Co：≤1.6％，Ti：0.5％-3％。

进一步的，所述杂质包括O，且O：≤0.03％。

进一步的，所述杂质包括S，且S：≤0.3％。

进一步的，所述杂质包括P，且P：≤0.05％。

进一步的，所述快速凝固工艺包括粉末冶金工艺或喷射成形工艺。

进一步的，所述耐磨冷作工具钢中富Ti型MX碳化物的体积分数为1％-15％。

进一步的，富Ti型MX碳化物颗粒尺寸≤7μm。

进一步的，至少80％的富Ti型MX碳化物颗粒尺寸≤3μm。

本发明中，特定的化学成分及配比是实现其耐磨性能的必要条件，各化学组分作用及原理简述如下：

C元素一部分固溶于基体，有利于热处理后一定硬度的获得，另外C元素参与各类碳化物的形成，对于本实施例的耐磨冷作工具钢，其耐磨性能的获得关键在于形成超高硬度富Ti类型MX碳化物，其中M代表以Ti为主的元素，X代表以C为主的元素，也可与N一同形成C、N混合型MX碳化物。