[发明专利]低合金高耐磨性高速钢及其制备工艺

说明书

我国的高速钢体系中至今未有低合金高耐磨性高速钢出现，主要由于低合金本身难以做到高耐磨。为了解决以上问题，本发明提出一种低合金高耐磨性高速钢，其主要通过在低合金高速钢中增加钒(V)含量和氮(N)元素来实现高耐磨性。本发明的低合金高耐磨性高速钢，包括以下质量百分比的化学成分：碳0.90％～1.15％，硅≤0.60％，锰0.46％～1.30％，磷≤0.030％，硫≤0.030％，钨2.30％～4.45％，钼3.0％～5.0％，铬3.50％～4.90％，钒1.80％～2.90％，氮0.002％～0.30％和余量为铁。另外，本发明还提出如上的低合金高耐磨性高速钢的制备工艺。

技术领域

本发明涉及低合金高耐磨性高速钢，较为具体的，涉及一种钨(W)、钼(Mo)、钒(V)三个元素的含量之和在7％～12％之间的低合金耐磨性高速钢及其制备工艺。

背景技术

我国的高速钢体系中至今未有低合金高耐磨性高速钢出现，主要由于低合金本身难以做到高耐磨。为了解决以上问题，本发明主要通过增加钒(V)含量和氮(N)元素来实现高耐磨性。

高速钢中钒(V)元素的作用：钒是强碳化物形成元素，与碳的结合力极强，形成稳定的V-C键，是典型的高熔点、高硬度、高弥散度碳化物，是强烈提高耐磨性的元素。无论在回火过程中析出，还是在其他阶段形成V-C的质点都是小弥散的，这种弥散的碳化物质点是造成二次硬化的主要原因，钒的这个作用比钨还要强，由于细化了晶粒，使低温回火后的抗弯强度明显提高，钒是提高高速钢耐磨性最有效的元素。

高速钢中氮(N)元素的作用：氮(N)能提高含钒(V)高速钢的热硬性。氮(N)能使含钒(V)高速钢二次硬化过程中回火温度的间段增大，并使此间段向更高温方面移动，所以可以使低合金高速钢获得高温淬火和高温回火，从而得到高性能。氮(N)还能改善热加工性能，易于磨削加工。当然，N含量≤0.30％，高速钢中超过这个极限会使高速钢的性能急剧下降,主要表现为容易断裂。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出一种低合金高耐磨性高速钢，其主要通过在低合金高耐磨性高速钢增加钒(V)含量和氮(N)元素来实现高耐磨性，另外，本发明还提出以上低合金高耐磨性高速钢的制备工艺。

一种低合金高耐磨性高速钢，包括以下质量百分比的化学成分：碳0.90％～1.15％，硅≤0.60％，锰0.46％～1.30％，磷≤0.030％，硫≤0.030％，钨2.30％～4.45％，钼3.0％～5.0％，铬3.50％～4.90％，钒1.45％～2.90％，氮0.002％～0.30％和余量为铁。

以上低合金高耐磨性高速钢中各质量百分比的选定的原则如下：

(1)根据平衡碳理论，平衡碳理论的公式：

C％理论＝0.033钨％+0.063钼％+0.06铬％+0.2矾％

其中，钨、钼、铬、矾的含量取间于W6Mo5Cr4V2和W2Mo9Cr4VCo8的区间值，可以得到本发明的理论碳含量在0.7649％～1.34％，我们将平衡碳差值的上限取负值，下限取正值，将本发明的碳含量区间确定为0.90％～1.15％。

(2)V元素和N元素的增加大大提高了本发明的耐磨性

(3)将本发明在热处理后的硬度做到HRC66～67.5。

以上低合金高耐磨性高速钢的制备工艺，包括如下步骤：

S1、称取碳0.90％～1.15％，硅≤0.60％，锰0.46％～1.30％，磷≤0.030％，硫≤0.030％，钨2.30％～4.45％，钼3.0％～5.0％，铬3.50％～4.90％，钒1.45％～2.90％，氮0.002％～0.30％和余量为铁，将各原材料混合后加入到电弧炉中，形成钢水；