[发明专利]CFW复合高速钢的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及CFW复合高速钢的制备方法及其应用。

背景技术

高速钢是制作工模具的主要材料。传统冶金铸造高速钢是莱氏体钢，钢锭在凝固时形成莱氏共晶体，莱氏共晶体的存在导致钢中有大块的、较多的共晶碳化物，经过轧制或压延后这些共晶碳化物仍呈不均匀分布。随着合金含量的增加和钢材截面积增大，高速钢中碳化物偏析加重，这造成了高速钢强度的下降，难以使高速钢具有好的使用性能。为了解决这一问题，产生了“粉末冶金高速钢”。粉末冶金高速钢的优异性体现在无论尺寸大小和形状如何，均具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀的显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到显著提高。但目前粉末冶金高速钢的工艺相当复杂，包括了熔炼、雾化制粉、封装、热等静压等工艺步骤，其中需要昂贵的熔炼雾化设备和热等静压设备，并且在材料熔炼制备过程中，材料的杂质含量控制难度高，因此粉末冶金高速钢的价格非常昂贵。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种CFW复合高速钢的制备方法，

1)按照5.0～6.2wt％W，3.1～3.5wt％Mo，5.1～6.0wt％Cr，0.5～0.7wt％V，0.1～0.2wt％Co，0.5～0.7wt％C，3.1～3.4wt％Si的组份及配比称取原料，在球磨机中湿法球磨8～10小时；

2)通过冷等静压成型将步骤1)得到的混合物冷等静压2～5min，压力为200～320MPa；

3)将步骤2)得到的材料在真空或惰性气氛下烧结，温度为1000～1050℃，并保温，20～70min，烧结压力为5～10Mpa，冷却；

4)将高速钢坯体在盐浴炉中加热至淬火温度1050～1130℃，然后水冷至室温；淬火后将高速钢坯体在温度550～600℃下进行回火处理，回火时间为0.5～1.5小时，回火次数为2～5次。

进一步地，在上述技术方案中，高速钢材料中杂质元素P和S含量分别小于0.02wt％；其余为Fe。

进一步地，在上述技术方案中，所述步骤4)中回火处理在马弗炉中进行。

本发明提供一种上述CFW复合高速钢的制备方法得到的CFW复合高速钢在制备拉刀中的应用。

发明有益效果

本发明的CFW复合高速钢的制备方法可以通过调节原料中金属碳化物、氮化物的组分、粒度等实现对粉末冶金高速钢硬度、抗弯强度的调整，达到优异的综合力学性能。与传统粉末冶金高速钢制备工艺相比，本发明对粉末冶金高速钢的硬质相组成与含量调节极为方便，有利于机械制造业的广泛使用。本发明通过热压烧结中温度、时间、压力的具体技术手段得到强度和硬度高、耐磨性好、红硬性好、热膨胀系数小、弹性模量高以及化学稳定性好等一系列优良性能的高速钢。该高速钢使用了高含量的资源丰富、廉价的Si，大幅度降低了贵重元素含量。

具体实施方式

下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种CFW复合高速钢的制备方法，

1)按照5.0wt％W，3.1wt％Mo，5.1wt％Cr，0.5wt％V，0.1wt％Co，0.5wt％C，3.1wt％Si的组份及配比称取原料，在球磨机中湿法球磨8～10小时；高速钢材料中杂质元素P和S含量分别小于0.02wt％；其余为Fe。

2)通过冷等静压成型将步骤1)得到的混合物冷等静压2min，压力为320MPa；

3)将步骤2)得到的材料在真空或惰性气氛下烧结，温度为1000℃，并保温，70min，烧结压力为5Mpa，冷却；

4)将高速钢坯体在盐浴炉中加热至淬火温度1050℃，然后水冷至室温；淬火后将高速钢坯体在温度550℃下进行回火处理，回火时间为1.5小时，回火次数为2次。回火处理在马弗炉中进行。

实施例2

一种CFW复合高速钢的制备方法，

1)按照6.2wt％W，3.5wt％Mo，6.0wt％Cr，0.7wt％V，0.2wt％Co，0.7wt％C，3.4wt％Si的组份及配比称取原料，在球磨机中湿法球磨10小时；高速钢材料中杂质元素P和S含量分别小于0.02wt％；其余为Fe。

2)通过冷等静压成型将步骤1)得到的混合物冷等静压5min，压力为200MPa；

3)将步骤2)得到的材料在真空或惰性气氛下烧结，温度为1050℃，并保温，70min，烧结压力为5～10Mpa，冷却；

4)将高速钢坯体在盐浴炉中加热至淬火温度1130℃，然后水冷至室温；淬火后将高速钢坯体在温度600℃下进行回火处理，回火时间为0.5小时，回火次数为5次。回火处理在马弗炉中进行。