一种稀土工具钢.pdf

本发明涉及一种优质稀土高速钢，其主要化学成份(重量％)如下：C：0.80-0.90；W：1.50-2.50；Mo：0.50-1.50；Cr：3.80-4.40；V：0.50-1.50；Si：0.6-1.50；RE：0.02～0.10；其余为铁。本发明的特点是：在低合金高速工具钢的化学成份中，降低钨、钼、钒总含量，调硅、碳等元素同时添加微量稀土，以便在降低成本的同时，又保持或提高低合金高速钢的硬度、红硬性及其晶粒度等性能；同时采用在浇铸成电渣棒中放置稀土包芯线的方法，以提高稀土的回收率。此钢适

1、  一种稀土工具钢，其主要化学成份包括C、W、Mo、V、Cr、Si、RE和铁，具体重量百分(％)比如下：C：0.80-0.90；W：1.50-2.50；Mo：0.50-1.50；Cr：3.80-4.40；V：0.50-1.50；Si：0.6-1.50；RE：0.02～0.10；其余为铁。

2、  根据权利要求1所述的一种稀土工具钢，其特征在于其中所述各主要成分重量百分比为：C：0.80-0.90；W：1.50-2.50；Mo：0.80-1.30；Cr：3.80-4.40；V：0.50-1.50；Si：0.6-1.50；RE：0.02-0.07；其余为铁。

3、  一种稀土工具钢的生产方法：
(1)、用钨砂、钼砂、砂轮灰、废钢作原料，在中频感应炉中冶炼；
(2)、将步骤(1)中经熔炼后的钢水浇铸成电渣棒，同时在浇铸模中放置稀土包芯线；其中对稀土包芯线先压扁校直，切成段，一端取出稀土，折叠弯曲放置于模子底部，上端多余部分向模外折叠使此包芯线紧帖于模壁。
(3)、电渣重熔成钢锭后，锻造成坯料；
(4)、将坯料轧钢成材，再拉拔成各种规格尺寸后检验入库。

一种稀土工具钢
技术领域
本发明涉及一种金属合金，具体地说本发明涉及一种稀土工具钢。属于冶金技术领域。
背景技术
我国以高速工具钢(简称高速钢)深加工产品麻花钻头为主的刀具出口产品基本上是为了满足国际民用市场，而目前市场上用的低合金高速钢，一般钨钼含量比较高，因此成本也比较高，同时在硬度、红硬性及其晶粒度上表现也不是很好，在满足用户需求的前提下，其性价比较低。国内外主要的低合金高速钢及其化学成分见(《高速工具钢》冶金工业出版社出版)：所有钢号的钨、钼、钒的总量在5％以上，特别是昂贵的钼、钒含量都比较高，一些钢号的成分接近通用高速钢水平，生产成本较高。而以成分相对较低的M50(钨、钼、钒含量为5.25％)为例，由于钼的过热敏感性强，淬火温度为1120～1150℃，晶粒已接近8#，回火硬度只能达到61～63HRC，红硬性根本就达不到60HRC，因此在美国此钢一般不用作刀具，而多用于高温轴承。
稀土是非常活泼的一族元素，加入不当或量太多会增加钢中非金属夹杂物，引起针孔等低倍组织缺陷。在《中国稀土》网中的“稀土知识”里的“稀土在冶金工业中的应用”中讲到，我国稀土处理钢有80多个牌号，年生产总量60万吨。但大量应用稀土的钢种只有十几种，主要钢种包括铜磷系耐大气腐蚀钢、锰铌系列低合金高强度钢、X系管线钢、铌稀土重轨钢，此外还有齿轮钢、轴承钢、弹簧钢、模具钢、工程机械用钢、低碳微合金深冲钢、不锈钢和耐热钢等，在高速钢中较少。另外其加稀土的方法，通常以喂丝法为主，其次是稀土金属棒吊挂法，包内加入稀土硅铁合金法及包内喂入稀土硅铁合金包芯线法。在非真空精炼炉中加入稀土，这些传统的方法会造成稀土大量被氧化，回收率很低。
发明内容
本发明的目的是：针对以上现有技术存在的不足，提出一种新的优质稀土经济型高速钢，降低钨、钼、钒含量以降低成本，并在此基础上，添加稀土、调硅、碳，使其硬度、红硬性及其晶粒度等性能指标又能达到高速钢的要求。
基于以上目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：一种稀土工具钢，其主要化学成份(重量％)如下：C：0.80-0.90；W：1.50-2.50；Mo：0.50-1.50；Cr：3.80-4.40；V：0.50-1.50；Si：0.6-1.50；RE：0.02～0.10；其余为铁。
前述的一种稀土工具钢W2Mo1Cr4VsiRE，其主要化学成份优选按重量分数为：C：0.80-0.90；W：1.50-2.50；Mo：0.80-1.30；Cr：3.80-4.40；V：0.50-1.50；Si：0.6-1.50；RE：0.02-0.07；其余为铁。
本发明的特点是：在低合金高速工具钢的化学成份中，根据各元素在钢中的作用，降低钨、钼、钒总含量，调硅、碳等元素的配比，同时添加微量稀土。以便在降低成本的同时，又保持或提高低合金高速钢的硬度、红硬性及其晶粒度等性能；同时由于本发明采用了上述在浇铸成电渣棒中放置稀土包芯线的方法，从而在立式浇铸时钢水不会冲击包芯线而造成稀土在整个棒中分布不均匀；由于紧靠模壁，钢水接触模壁和包芯线时随即凝固，不会造成稀土在浇铸成电渣棒的过程中大量氧化损失。此钢适用于生产麻花钻、丝锥、扁车刀、锯条等。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中各主要成分的百分比约是：C：0.80；W：2.25；Mo：1.16；Cr：3.97；V：0.98；Si：0.96；RE：0.034；其余为铁。
通过检验对比可知：加稀土可使一些合金氧化物还原，特别是钼、钒、硅合金，稀土可降低有害元素磷、硫，特别是对硫的作用尤其突出，不仅使硫的含量降低了50％，而且通过金相检查，钢中剩余硫的形态也由原来仿锤形变成了点状、球形，即稀土与硫化合成了高熔点化合物，弥散分布于钢中。这些弥散分布的稀土硫化物，熔点高，在结晶过程中形成质点，作为形核剂，阻碍晶粒长大，在淬火过程中也有相同的作用。因此加入稀土的钢比不加稀土的钢的淬火晶粒细0.5#以上，韧性、硬度、红硬性增加。所加工成的麻花钻作切削试验对比分析：Φ9.0mmW2Mo1Cr4VSiRE钢麻花钻性能试验在硬度为188HBS的45#钢上钻孔平均总深度5.12米，Φ6.35mm平均总深度4.25米；用W2Mo1Cr4VsiRE钢生产的Φ9.0mm麻花钻做寿命试验，在硬度为214HBS的40Cr上钻孔平均总深度达3.45米，6.35mm平均总深度3.2米。
实施例2
本发明成分的一个百分比是，C：0.81；W：2.50；Mo：0.58；Cr：3.90；V：1.41；Si：0.89；RE：0.02其余为铁。
实施例3
本发明的一个成分，C：0.83；W：2.30；Mo：0.90；Cr：4.04；V：1.02；Si：1.11；RE：0.069其余为铁。
实施例4
本发明的一个成分，C：0.85；W：2.39；Mo：0.81；Cr：3.98；V：1.28；Si：1.50；RE：0.051其余为铁。
实施例5
本发明的一个成分，C：0.87；W：1.96；Mo：1.28；Cr：3.92；V：0.90；Si：1.23；RE：0.091其余为铁。
实施例6
本发明的一个成分，C：0.90；W：1.79；Mo：1.37；Cr：4.31；V：1.20；Si：1.38；RE：0.041其余为铁。
实施例7
本发明的一个成分，C：0.89；W：2.03；Mo：1.08；Cr：4.20；V：1.13；Si：0.71；RE：0.10其余为铁。
实施例8
本发明的一个成分，C：0.88；W：2.12；Mo：0.97Cr：3.80；V：1.50；Si：0.79；RE：0.059其余为铁。
实施例9
本发明的一个成分，C：0.86；W：1.50；Mo：1.50；Cr：4.11；V：1.37；Si：1.04；RE：0.086其余为铁。
实施例10
本发明的一个成分，C：0.82；W：2.41Mo：0.65Cr：4.40；V：0.75；Si：0.60；RE：0.064其余为铁。
试验和生产结果表明：
此钢淬回火硬度能稳定在64～66HRC之间。比美国ASTMA600中低合金高速钢的要求高2～3HRC，并且回火温度比其要求510℃可高40℃以上；红硬性能达到60～61HRC，符合在550～600℃仍能保持高硬度(60HRC)的普通高速钢的要求；在1160～1180℃奥氏体化后具有细晶粒组织，均能控制在8.5～9.5#之间，稀土在改善钢的内部在质量，细化晶粒方面有明显效果。
上述的实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。