[发明专利]一种超高钒高速钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超高钒高速钢及其制备方法，所述超高钒高速钢的成分为：W2‑10％、Mo2‑5％、Cr2‑5％、V5‑45％、Co1‑10％、C2‑4％、余量为Fe。本发明采用球磨混合与近净成形压制、活化烧结等工艺，可以实现对V的大量均匀引入(最高可达45％)，且生成单一的MC碳化物，有效的避免了传统超固相液相烧结时雾化粉末界面处VC的链状分布，显著提高了高速钢的耐磨性和硬度，通过近净成形大幅降低传统铸造高钒钢的加工难度和生产成本，进一步扩大了高钒高速钢在工模具领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种超高钒高速钢。

背景技术

粉末冶金高速钢至今虽然经历了三代升级优化，从最初的钨系、钼系和钨钼系，到现在演变出的高钴系、高钒系、高铬系、高钨高钒系等。但发展更合理的合金化方案仍然是粉末冶金高速钢升级优化的关键。然而，高钒高速钢中由于钒和碳含量较高，使合金中形成大量细小又极硬的MC型碳化物，与其他高速钢相比，其红硬度和耐磨性更高，成为高速钢的一个重要发展方向。

V作为强碳化物形成元素，是迅速提高高速钢耐磨性的关键。高速钢中V的加入量一般维持在1-5％之间，用以强化二次硬化和增加材料耐磨性的作用。但由于VC与熔融钢液较好的润湿性和VC优异的耐磨性，研究者开展了许多尝试引入更多VC的工作。目前，文献和专利中V的含量≤18～20％，VC的含量≤28～34％。然而，V作为主要的耐磨增强成分之一，其在高速钢中含量的限制，在一定程度上限制了V在铸造高速钢甚至是粉末高速钢中的进一步应用，故V在高速钢中的应用有待进一步探索。

专利201510774960.8和专利201711285585.6都公开发表了一种高钒高速钢，其引入的V含量都只有6％以内，同时，所涉及的高钒高速钢都是采用废钢和生铁熔炼、铸造、热处理等工艺生成，仅适用于轧辊等机加工领域。而本发明提供的超高钒高速钢中V的含量可以达到40％以上，且在V含量较多时，还具有较优异的综合力学性能，同时，本发明的超高钒高速钢杂质含量低、工艺流程短、生产成本低，在工模具领域具有更为广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种超高钒高速钢，本发明在引入大量钒的前提下，还能保证其具有优异的综合力学性能，进一步扩大了高钒高速钢在工模具领域的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超高钒高速钢，其特征在于，所述超高钒高速钢的成分为： W2-10％、Mo2-5％、Cr2-5％、V5-45％、Co1-10％、C2-4％、余量为 Fe。

所述超高钒高速钢的原材料为碳化钨、碳化钼、碳化铬、碳化钒、钴粉、炭黑粉末、高纯铁粉，粉末粒度范围为1-10微米，粉末的氧含量均小于0.2％。

上述超钒高速钢的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：根据权利要求1所述的成分配比称取原材料粉末；

步骤2：将步骤1所称取的原材料粉末在行星式球磨机中进行球磨混合，首先将碳化钒预球磨12-24小时，然后加入剩余粉末，再球磨12-48小时；

步骤3：将步骤2所得混合物粉末在干燥箱中干燥一定时间，之后将粉末转移至低氧分压干燥箱内，进行粉末预氧化处理；

步骤4：将步骤3所得混合物粉末进行近净成形压制，压制压力为200-400Mpa；

步骤5：将步骤4所得压坯放置真空烧结炉内进行活化烧结，最终烧结温度为1100-1200℃，保温时间为1-4小时；

步骤6：将步骤5所得烧结坯进行热处理，所述的热处理采用分级等温淬火工艺，在300℃等温2小时，然后深冷至-196℃保温24 小时，之后在560-580℃进行三次回火。