[发明专利]一种高强韧性刀片钢及其冶金制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材，具体涉及一种刀片钢及该刀片钢的冶金制造方法。 

背景技术

工具钢通常可以分为通用型工具钢、通用型模具钢和高合金工具钢三类。通用型工具钢主要用于机械行业通用型工具的制造，一般是用于室温状态的冷加工、冷成形等工具的制造；通用型模具钢主要是用于热作模具、塑料模具和冷作模具的制造；高合金工模具钢通常用于高速运转状态下同时具有较高温度的高速切削工具的制造。机械行业使用的制造冷剪切刀片用的刀片钢属于通用型工具钢类中较为常用的一种，广泛用于制造冷剪切刀片。 

我国目前使用的刀片钢采用的是国家标准GB/T1299-2000中材料号为T20421、钢号为Cr4W2MoV的钢种。这种刀片钢的化学成分为：C：1.12-1.25wt％、Cr：3.50-4.00wt％、Mo：0.80-1.20wt％、W：1.90-2.60、V：0.80-1.10wt％、Si：0.40-0.70wt％、Mn≤0.40wt％、P≤0.030wt％、S≤0.030wt％。这种刀片钢的化学成份中含有较高的碳元素，钢材组织中偏析严重，存在大量钨的碳化物，同时化学成份的铬含量配比不足，使得材料组织中铬的碳化物含量少，并且钢淬透性降低，这样大大降低了刀片钢的强韧性性能。刀片钢的强韧性性能指标为：抗弯强度3600MPa、冲击韧性值160J/cm²，网状碳化物3.5级。这些性能指标是刀片钢的关键技术指标，是衡量刀片钢质量好坏的主要技术参数指标，刀片钢市场选购刀片钢就是将这些强韧性性能参数作为刀片钢的质量档次进行挑选的。强韧性性能指标数值越高，其产品的价格也越高。因此，多年来，广大冶金材料学科研技术人员在冶金材料领域里一直在寻找一种高强韧性刀片钢来替代目前的Cr4W2MoV刀片钢，开发高档次刀片钢，抢占刀片钢高端市场。 

现有刀片钢的冶金制造工艺是采用电弧炉冶炼、浇注成小钢锭锻造开坯和轧钢机轧制成材的工艺，具体步骤依次为炼钢、电液锤锻造开坯、轧制成材、热处理，最后形成产品。其中，电弧炉冶炼完成之后浇注成500kg-700kg小钢锭；电液锤锻造开坯过程要进行4个火次(加热-锻造-回炉，循环一次称为一个火次)。这种制造工艺存在如下问题：1)浇注锭型较小，小锭型降低了产品的成材率和制造产能；2)采用电液锤锻造开坯生产，冶金制造厂的锻造开坯成本较高；3)锻造开坯需要4火次进行，从而增加了开坯所需的能耗，增加了产品制造成本；4)主要性能指标：抗弯强度、冲击韧性和网状碳化物等性能指标低导致产品档次低。

申请号为00119079.2的中国专利申请公开了以下化学成分重量百分比的刀片钢：C：0.5～1.05％，Cr：4.00～6.00％，Mo：1.50～4.50％，V：1.75～3.00％，Ni：1.75～3.00％，W：1.75～3.00％，Si：0.3～1.20％，Mn：0.4～1.20％，Cu≤0.05％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余量为Fe。该专利申请公开钢的化学成份组成的特点是高碳、高钒、高钨、高镍及低铬含量，其对性能的作用和强化机理主要是通过钒的碳化物、钨的碳化物进行强化，并通过高镍含量来增加钢的淬透性以强化钢的组织，提高钢的强韧性能。由于其铬含量不高，钢的强韧性仍不理想；同时，由于采用了较高的镍含量，使得该刀片钢成本较高。 

本发明的目的在于提供一种化学成分配比合理的刀片钢，以提高刀片钢的强韧性；本发明的目的还在于提供一种该刀片钢的冶金制造方法，以降低本发明刀片钢的冶金制造工艺成本。 

发明内容

本发明的目的是这样实现的： 

本发明提供一种高强韧性刀片钢，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C：0.55-0.65；Mn：0.30-0.60；Cr：7.20-8.20；Si：0.75-0.98；Mo：1.55-1.90；W：0.95-1.45；V：0.20-0.40；Cu≤0.30；Ni≤0.25；P≤0.020；S≤0.015；其余为Fe和不可避免杂质。 

本发明主要元素的作用及其限定说明如下： 

C：0.55-0.65wt％