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背景技術(shù):
粉末高速鋼是合金粉末的制成技術(shù),在冶金技術(shù)較先進(jìn)國家發(fā)展研發(fā)距今已逾二十五年歷史,經(jīng)過不斷的改良及突破,研發(fā)出高質(zhì)量的粉末合金高速鋼,簡稱粉末高速鋼,而粉末高速鋼有asp23、、elmax等產(chǎn)品。
粉末冶金高速工具鋼由于其制造工藝的*性,與鑄鍛高速鋼比較,具有一系列優(yōu)異性能:無偏析,晶粒細(xì)小,碳化物細(xì)??;熱加工性好;可磨削性好;熱處理變形??;力學(xué)性能(韌性,硬度,高溫硬度)佳;擴(kuò)大了高速鋼合金含量,創(chuàng)造了新的超硬高速鋼;擴(kuò)大了使用領(lǐng)域。因此,粉冶高速鋼作為一種新型鋼類在高速鋼中占有重要的地位。
本案涉及鋼號為asp2023鋼種的熱處理,現(xiàn)有技術(shù)中粉末冶金高速熱處理一般為淬火回火熱處理工藝,或者等溫淬火低溫回火處理工藝,而淬火階段對粉末冶金高速的物理性能尤為重要,目前淬火階段工藝均較為粗糙,直接升溫至奧氏體化溫度并進(jìn)行保溫,組織成分得不到充分均勻化,而也存在分段式淬火工藝,但是劃分較為粗糙,針對性較差,得到的高速鋼物理性能不理想,另外傳統(tǒng)地asp2023鋼種中添加合金成份存在較大差異,對熱處理后成型精度及韌性等物理特性存在較大影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,針對傳統(tǒng)粉末高速鋼熱處理工藝及成份差異導(dǎo)致物理特性存在缺陷的問題,提出粉末高速鋼的熱處理工藝。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
粉末高速鋼的熱處理工藝,
所述粉末高速鋼按照化學(xué)成分重量百分含量為:
c:1.1~2.5%,
cr:3.8~4.3%,
mo:4.9~5.2%,
w:6.2~6.5%,
v:2.9~3.2%,
mn:0.3~0.36%,
ni:0.01~0.2%,
si:0.3~0.44%,
cs:0.2~0.32%,
co:0.15~0.22%,
s≤0.005%,
p≤0.005%,
余量為fe及不可避免雜質(zhì);
對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟:
s1一階加熱升溫及保溫步驟,
以一階升溫速率6~6.5℃/min升溫至455±2℃,并進(jìn)行一階保溫,一階保溫時間為60±10min;
s2二階加熱升溫及保溫步驟,
以二階升溫速率7~7.5℃/min升溫至675±2℃,并進(jìn)行二階保溫,二階保溫時間為60±10min;
s3三階加熱升溫及保溫步驟,
以三階升溫速率6.5~7℃/min升溫至847±2℃,并進(jìn)行三階保溫,三階保溫時間為60±10min;
s4四階加熱升溫及保溫步驟,
以四階升溫速率12~13℃/min升溫至1035±1℃,并進(jìn)行四階保溫,四階保溫時間為10±2min;
s5五階加熱升溫及保溫步驟,
以五階升溫速率7~7.5℃/min升溫至1147±1℃,并進(jìn)行五階保溫,五階保溫時間為45±2min;
s6冷卻步驟,
爐內(nèi)壓力8bar保持5min,降溫至504℃維持7~8min,再以3bar保持60~70min,最后零壓力自然冷卻;
s7深冷步驟,
在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐至室溫;
s8回火步驟,
隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;
s9二次深冷步驟,
在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐空冷至室溫;
s10二次回火步驟,
隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;
s11三次回火步驟,
隨爐至560~575℃保溫3h,出爐空冷至室溫;
s12安定化處理步驟,
隨爐至400℃保溫3h,出爐空冷至室溫。
優(yōu)選地,所述粉末高速鋼按照化學(xué)成分重量百分含量為:
c:1.11%,
cr:3.85%,
mo:4.9%,
w:6.2%,
v:2.95%,
mn:0.32%,
ni:0.01%,
si:0.35%,
cs:0.21%,
co:0.2%,
余量為fe及不可避免雜質(zhì)。
優(yōu)選地,所述粉末高速鋼按照化學(xué)成分重量百分含量為:
c:1.25%,
cr:4.2%,
mo:5.2%,
w:6.4%,
v:3%,
mn:0.35%,
ni:0.09%,
si:0.41%,
cs:0.31%,
co:0.16%,
s:0.001%,
余量為fe及不可避免雜質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:
1.對粉末高速鋼進(jìn)行了組分調(diào)整優(yōu)化,并相應(yīng)的進(jìn)行了淬火分階處理,并結(jié)合真空爐內(nèi)的壓力設(shè)置,在滿足粉末高速鋼超高硬度的同時還能兼顧韌性,同時具備高溫穩(wěn)定性,極大地提高了粉末高速鋼的綜合性能。
2.具備較優(yōu)的紅硬性和出色的耐磨性,使用壽命得到顯著提升。
3.通過特定熱處理工藝的設(shè)定,五階分段式熱處理及冷卻步驟能保障粉末高速鋼心部應(yīng)力穩(wěn)定,工件變形量極小,同時配合多道相交叉深冷與回火工藝,滿足工件形態(tài)穩(wěn)定性需求。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的100倍金相組織照片。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的200倍金相組織照片。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的500倍金相組織照片。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供粉末高速鋼的熱處理工藝。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述,以使其更易于理解和掌握。
粉末高速鋼的熱處理工藝,粉末高速鋼按照化學(xué)成分重量百分含量為:
c:1.1~2.5%,
cr:3.8~4.3%,
mo:4.9~5.2%,
w:6.2~6.5%,
v:2.9~3.2%,
mn:0.3~0.36%,
ni:0.01~0.2%,
si:0.3~0.44%,
cs:0.2~0.32%,
co:0.15~0.22%,
s≤0.005%,
p≤0.005%,
余量為fe及不可避免雜質(zhì);
對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟:
s1一階加熱升溫及保溫步驟,
以一階升溫速率6~6.5℃/min升溫至455±2℃,并進(jìn)行一階保溫,一階保溫時間為60±10min;
s2二階加熱升溫及保溫步驟,
以二階升溫速率7~7.5℃/min升溫至675±2℃,并進(jìn)行二階保溫,二階保溫時間為60±10min;
s3三階加熱升溫及保溫步驟,
以三階升溫速率6.5~7℃/min升溫至847±2℃,并進(jìn)行三階保溫,三階保溫時間為60±10min;
s4四階加熱升溫及保溫步驟,
以四階升溫速率12~13℃/min升溫至1035±1℃,并進(jìn)行四階保溫,四階保溫時間為10±2min;
s5五階加熱升溫及保溫步驟,
以五階升溫速率7~7.5℃/min升溫至1147±1℃,并進(jìn)行五階保溫,五階保溫時間為45±2min;
s6冷卻步驟,
爐內(nèi)壓力8bar保持5min,降溫至504℃維持7~8min,再以3bar保持60~70min,最后零壓力自然冷卻;
s7深冷步驟,
在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐至室溫;
s8回火步驟,
隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;
s9二次深冷步驟,
在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐空冷至室溫;
s10二次回火步驟,
隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;
s11三次回火步驟,
隨爐至560~575℃保溫3h,出爐空冷至室溫;
s12安定化處理步驟,
隨爐至400℃保溫3h,出爐空冷至室溫。
實(shí)施例一
粉末高速鋼按照化學(xué)成分重量百分含量為:c:1.11%,cr:3.85%,mo:4.9%,w:6.2%,v:2.95%,mn:0.32%,ni:0.01%,si:0.35%,cs:0.21%,co:0.2%,余量為fe及不可避免雜質(zhì)。
對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟:以一階升溫速率6.5℃/min升溫至455℃,并進(jìn)行一階保溫,一階保溫時間為60min;以二階升溫速率7.5℃/min升溫至675℃,并進(jìn)行二階保溫,二階保溫時間為60min;以三階升溫速率6.5℃/min升溫至847℃,并進(jìn)行三階保溫,三階保溫時間為60min;以四階升溫速率12.5℃/min升溫至1035℃,并進(jìn)行四階保溫,四階保溫時間為10min;以五階升溫速率7.5℃/min升溫至1147℃,并進(jìn)行五階保溫,五階保溫時間為45min;爐內(nèi)壓力8bar保持5min,降溫至504℃維持7min,再以3bar保持60min,最后零壓力自然冷卻;在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐至室溫;隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐空冷至室溫;隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;隨爐至569℃保溫3h,出爐空冷至室溫;隨爐至400℃保溫3h,出爐空冷至室溫。得到實(shí)施例一的樣品。
實(shí)施例二
粉末高速鋼按照化學(xué)成分重量百分含量為:c:1.25%,cr:4.2%,mo:5.2%,w:6.4%,v:3%,mn:0.35%,ni:0.09%,si:0.41%,cs:0.31%,co:0.16%,s:0.001%,余量為fe及不可避免雜質(zhì)。
對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟:以一階升溫速率6.5℃/min升溫至455℃,并進(jìn)行一階保溫,一階保溫時間為60min;以二階升溫速率7.5℃/min升溫至675℃,并進(jìn)行二階保溫,二階保溫時間為60min;以三階升溫速率6.5℃/min升溫至847℃,并進(jìn)行三階保溫,三階保溫時間為60min;以四階升溫速率12.5℃/min升溫至1035℃,并進(jìn)行四階保溫,四階保溫時間為10min;以五階升溫速率7.5℃/min升溫至1147℃,并進(jìn)行五階保溫,五階保溫時間為45min;爐內(nèi)壓力8bar保持5min,降溫至504℃維持7min,再以3bar保持60min,最后零壓力自然冷卻;在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐至室溫;隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;在60min內(nèi)降溫至-80℃并維持20min,再在10min內(nèi)降溫至-120℃維持20min,最后在10min內(nèi)降溫至-160℃維持120min,出爐空冷至室溫;隨爐至565℃保溫3h,出爐空冷至室溫;隨爐至569℃保溫3h,出爐空冷至室溫;隨爐至400℃保溫3h,出爐空冷至室溫。得到實(shí)施例二的樣品。
實(shí)施例一所制得的粉末高速鋼的硬度值/hrc為63.5;626℃紅硬性/hrc為61.2;沖擊韌度ακ/j·cm-2為45.3,20℃的密度為8.1g/cm3、彈性模數(shù)為240kn/mm2、導(dǎo)熱系數(shù)為26w/m℃,400℃的密度為8.1g/cm3、彈性模數(shù)為220kn/mm2、導(dǎo)熱系數(shù)為28w/m℃、以20℃為基準(zhǔn)的膨脹率為9.2*10-6,600℃的密度為8.1g/cm3、彈性模數(shù)為196kn/mm2、導(dǎo)熱系數(shù)為28w/m℃、以20℃為基準(zhǔn)的膨脹率為10.4*10-6。
通過以上描述可以發(fā)現(xiàn),本發(fā)明粉末高速鋼的熱處理工藝,對粉末高速鋼進(jìn)行了組分調(diào)整優(yōu)化,并相應(yīng)的進(jìn)行了淬火分階處理,并結(jié)合真空爐內(nèi)的壓力設(shè)置,在滿足粉末高速鋼超高硬度的同時還能兼顧韌性,同時具備高溫穩(wěn)定性,極大地提高了粉末高速鋼的綜合性能。具備較優(yōu)的紅硬性和出色的耐磨性,使用壽命得到顯著提升。通過特定熱處理工藝的設(shè)定,五階分段式熱處理及冷卻步驟能保障粉末高速鋼心部應(yīng)力穩(wěn)定,工件變形量極小,同時配合多道相交叉深冷與回火工藝,滿足工件形態(tài)穩(wěn)定性需求。
以上對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了充分描述,需要說明的是,本發(fā)明的具體實(shí)施方式并不受上述描述的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)在結(jié)構(gòu)、方法或功能等方面采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。