阅读说明：本技术 一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法 (Novel high-vanadium W6+ Co high-speed steel material and preparation method thereof ) 是由 卢逸夫 于 2020-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法,属于炼钢技术领域。一种新型高钒W6+Co高速钢材料,材料中按质量百分比包含如下组分：C 1-1.07％、Si 0.3-0.4％、Mn 0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr 3.80-4.20％、V 2.45-2.60％、Mo 5.00-5.20％、W 6.00-6.20％、Co 1.80-2.20％、余量为Fe。本发明具有更高的耐磨性和红硬性等加工性能,其淬回火硬度可达到67±1HRC的优点。(The invention provides a novel high-vanadium W6+ Co high-speed steel material and a preparation method thereof, belonging to the technical field of steel making. A novel high-vanadium W6+ Co high-speed steel material comprises the following components in percentage by mass: 1 to 1.07 percent of C, 0.3 to 0.4 percent of Si, 0.2 to 0.4 percent of Mn, less than or equal to 0.03 percent of P, less than or equal to 0.03 percent of S, 3.80 to 4.20 percent of Cr, 2.45 to 2.60 percent of V, 5.00 to 5.20 percent of Mo, 6.00 to 6.20 percent of W, 1.80 to 2.20 percent of Co and the balance of Fe. The invention has the advantages of higher wear resistance, red hardness and other processing performances, and the quenching hardness can reach 67 +/-1 HRC.)

一种新型高钒W6+Co高速钢材料及其制备方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别是一种新型高钒W6+Co高速 钢材料及其制备方法。

背景技术

现有生产的材料中，用于制作切削工具的钨钼系高速钢 W6+Co，其化学成分以重量百分比计(％)，分别为C：0.91～0.95， W：5.80～6.20，Mo：4.80～5.20，Cr：3.80～4.20，V：1.80～2.10， Co：1.80～2.20，Mn：0.20～0.40，Si：0.30～0.40，S：≤0.02，P： ≤0.03，余量为Fe，其淬回火后硬度为65±1HRC。

目前在制备切削刀具时往往采用硬度为66±1HRC的高速钢， 国际上能满足该需求的材料分别为钨钼系高速钢M35和钼系高速 钢M42，这两种材料都含有较高的钴元素，价格昂贵，分别是M2 的2.5倍和5倍。因此，开发一种工艺性能好，性价比高的高硬 度高耐磨性的高速钢就非常必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种 新型高钒W6+Co高速钢材料，具有更高的耐磨性和红硬性等加工 性能，其淬回火硬度可达到67±1HRC。

本发明的第一目的可通过下列技术方案来实现：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料，其特征在于，材料中按质 量百分比包含如下组分：C 1-1.07％、Si 0.3-0.4％、Mn 0.2-0.4％、 P≤0.03％、S≤0.03％、Cr 3.80-4.20％、V2.45-2.60％、Mo 5.00-5.20％、W 6.00-6.20％、Co 1.80-2.20％、余量为Fe。

本发明的另一目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了 一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，通过改进合金原料 配比、优化生产工艺，在保持高韧性的前提下，获得了更高的耐 磨性和红硬性等加工性能，其淬回火硬度可达到67±1HRC。

本发明的第二目的可通过下列技术方案来实现：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤：

S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料， 高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C 1-1.07％、Si 0.3-0.4％、Mn 0.2-0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr 3.80-4.20％、 V 2.45-2.60％、Mo 5.00-5.20％、W 6.00-6.20％、Co 1.80-2.20％、 余量为Fe；

S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结 合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒； 控制钢水主要化学成分、气体及有害元素含量；熔炼过程中，严 格控制钢水中钨元素(W)含量为6.00-6.20％，钒元素(V)含 量为2.45-2.60％，钴元素含量(Co)为1.80-2.20％。

S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对 电渣棒重熔，得到电渣锭；

S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；由 于电渣锭有应力集中等缺陷，采用长时间去应力退火工艺来降低 其硬度，消除残余应力，减少冷裂，改善热塑性后进入下一道工 序

S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；锻机采 用足够大的锻压比进行锻造，破碎高速钢中粗大的共晶莱氏体， 改善碳化物的偏析效应，进一步改善组织均匀性。去除电渣锭内 气孔、缩孔等缺陷，减小缩松，增加致密度；锻压比≥5；

S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入 库。

进一步的，步骤S2中，LF炉外精炼过程中加入高速钢原料 质量0.5-1％的硅钙线。与材料中的钒元素配合改善碳化物分布和 细化碳化物晶粒大小，实现精确控制成分，提高钢水质量、改善 浇铸状态。

进一步的，步骤S6中，热处理采用接近熔点的高温淬火温度 对其进行处理。淬火是影响高速钢材料使用状态性能最敏感的工 序，采用接近熔点的高温淬火温度对其进行热处理，保证淬火后 马氏体中合金含量，从而提高其热硬性。

进一步的，步骤S6中，在淬火之后进行高温回火。使马氏体 中析出钒、钨碳化物以及二次碳化物弥散分布，产生二次硬化。 在淬火之后进行至少二次高温回火。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、钒元素能显著提高材料的耐磨性，钒是高速钢常用元素中 M-C结合能力最强的元素，与C元素结合形成MC型碳化物，其 存在是保证高速钢硬度、红硬性和耐磨性等优异性能的前提。高 速钢中MC型碳化物在稳定性和硬度两方面均属最高，在熔炼过 程大多从液相中最先析出呈不规则的圆片状或条块状，经热塑性 变形加工后呈颗粒状分散于一次碳化物条带中，对钢的摩擦特性 产生很大影响。随着钒元素含量的提高，高速钢的抗磨损性将显 著增加。

2、钒元素能显著提高材料的二次硬化能力，成分配比时将高 钒M42的钒元素含量控制在2.45-2.60％区间，在显著提高其耐磨 性的同时兼顾切削加工性能。

3、碳元素是合金碳化物形成的关键元素，合金元素含量的提 高需相应提高碳含量，成分配比时在原有M42基础上提高了0.1％ 的碳含量。提高碳含量能提高材料硬度，但同时将使碳化物含量 增多，颗粒增大，引起碳化物偏析。同时选择加入钴元素，钴与 碳形成碳化物的结合能略低于铁元素，不单独形成碳化物，并且 与铁有很好的互溶性，在退火态和淬火态下，钴元素绝大部分固 溶于基体，在提高高速钢开始熔化温度的同时，不促使晶粒长大 及其他过热过烧行为，有助于淬火时溶入更多碳化物，同时，钴 同能减少淬火态残余奥氏体数量，并在回火时提高二次硬化析出 率并降低其长大率，从而有效提高了高速钢的回火稳定性，细化 晶粒，增加红硬性。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

案例1：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含 如下组分：C 1％、Si0.3％、Mn 0.2％、P 0.01％、S 0.01％、Cr 3.80％、 V 2.45％、Mo 5.00％、W 6.00％、Co1.80％、余量为Fe。

一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料， 高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C 1％、Si 0.3％、Mn 0.2％、P 0.01％、S 0.01％、Cr 3.80％、V2.45％、Mo 5.00％、W 6.00％、 Co 1.80％、余量为Fe；

S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结 合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒； LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线；

S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对 电渣棒重熔，得到电渣锭；

S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；

S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；

S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入 库；热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理；在淬火 之后进行高温回火。

案例2：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含 如下组分：C 1.07％、Si 0.4％、Mn 0.4％、P 0.02％、S 0.02％、Cr 4.2％、V 2.6％、Mo 5.2％、W 6.2％、Co2.2％、余量为Fe。

一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料， 高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C 1.07％、Si 0.4％、 Mn 0.4％、P 0.02％、S 0.02％、Cr 4.2％、V2.6％、Mo 5.2％、W 6.2％、 Co 2.2％、余量为Fe；

S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结 合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒； LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线；

S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对 电渣棒重熔，得到电渣锭；

S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；

S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；

S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入 库；热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理；在淬火 之后进行高温回火。

案例3：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含 如下组分：C 1.07％、Si 0.35％、Mn 0.35％、P 0.02％、S 0.02％、 Cr 4.2％、V 2.45％、Mo 5.2％、W 6.2％、Co2.2％、余量为Fe。

一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料， 高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C 1.07％、Si 0.35％、Mn 0.35％、P 0.02％、S 0.02％、Cr 4.2％、V2.45％、Mo 5.2％、W 6.2％、 Co 2.2％、余量为Fe；

S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结 合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒； LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线；

S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对 电渣棒重熔，得到电渣锭；

S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；

S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；

S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入 库；热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理；在淬火 之后进行高温回火。

案例4：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含 如下组分：C 1.07％、Si 0.35％、Mn 0.3％、P 0.02％、S 0.02％、 Cr 4％、V 2.5％、Mo 5.1％、W 6％、Co 2％、余量为Fe。

一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料， 高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C 1.07％、Si 0.35％、 Mn 0.3％、P 0.02％、S 0.02％、Cr 4％、V2.5％、Mo 5.1％、W 6％、 Co 2％、余量为Fe；

S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结 合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒； LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线；

S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对 电渣棒重熔，得到电渣锭；

S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；

S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；

S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入 库；热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理；在淬火 之后进行高温回火。

案例5：

一种新型高钒W6+Co高速钢材料，材料中按质量百分比包含 如下组分：C 1.05％、Si 0.32％、Mn 0.35％、P 0.02％、S 0.02％、 Cr 4.15％、V 2.55％、Mo 5.1％、W 6.1％、Co2.1％、余量为Fe。

一种新型高钒W6+Co高速钢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料配比：按高速钢中各元素重量占比进行选取原料， 高速钢材料中按质量百分比包含如下组分：C 1.05％、Si 0.32％、 Mn 0.35％、P 0.02％、S 0.02％、Cr 4.15％、V 2.55％、Mo 5.1％、W 6.1％、Co 2.1％、余量为Fe；

S2、熔炼：将原料采用10T真空感应炉进行熔炼成钢水，结 合LF炉外精炼工艺及VD真空脱气，钢水浇铸成型得到电渣棒； LF炉外精炼过程中加入高速钢原料质量0.5-1％的硅钙线；

S3、电渣重熔(ESR)：将电渣棒加入重熔炉在真空条件下对 电渣棒重熔，得到电渣锭；

S4、退火、检验：电渣锭采用去应力退火工艺进行处理；

S5、锻造开坯：锻造，破碎其中粗大的共晶莱氏体；

S6、热轧：轧制后校直、精整入库，或是进行热处理后即入 库；热处理采用接近熔点的高温淬火温度对其进行处理；在淬火 之后进行高温回火。

对比例1

对比例1为钨钼系高速钢。

以上部件均为通用标准件或本技术领域人员知晓的部件，其 结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实 验方法获知。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说 明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例 做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离 本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。