[发明专利]一种高硅（Si）高性能高速钢及其制备工艺

说明书

目前，我国现行的高速钢标准GB/T9943‑2008里面涉及到高Si的高速钢只有一款W4Mo3Cr4VSi，但是这款钢由于本身合金含量偏低以及W、Mo、Cr、V的搭配不合理，在实际使用过程中成为了一款低合金低性能低成本高速钢。为了解决以上问题，本发明提出一种高硅(Si)高性能高速钢，包括以下质量百分比的化学成分：碳0.82％～1.15％、硅0.61％～1.40％、锰≤0.45％、磷≤0.030％、硫≤0.030％、钨4.50％～6.75％、钼1.55％～2.95％、铬3.50％～4.90％、矾0.75％～1.75％和余量为铁。本发明的高硅(Si)高性能高速钢通过充分利用平衡碳理论，将W、Mo、Cr、V进行合理搭配,并提高Si元素含量,使得高速钢能获得很高的二次硬化效果，从而得到低成本高韧性高耐磨性高速钢。另外，本发明还提出此高硅(Si)高性能高速钢的制备工艺。

技术领域

本发明属于高速模具钢应用领域，具体涉及一种高Si高性能高速钢的发明及其制备工艺。

背景技术

在我国现行的高速钢标准GB/T9943-2008里面涉及到高Si的高速钢只有一款W4Mo3Cr4VSi，这款钢由于本身合金含量偏低以及W、Mo、V的搭配不合理，在实际使用过程中成为了一款低合金低性能低成本高速钢。除了W4Mo3Cr4VSi之外的其他高速钢都是低Si高合金高成本高速钢。

W6Mo5Cr4V2是一款低Si高成本高性能高速钢。W6Mo5Cr4V2的综合性能远远超出W4Mo3Cr4V，然而成本相对而言却会提高很多。

我们需要开发一款低成本高性能的高速模具钢，通过W、Mo、Cr、V的合理搭配以及提高Si含量来实现。我们将用到国外的平衡碳理论。

Si的作用：提高铁素体和奥氏体的硬度和强度，其作用较Cr、W、Mo、V等更强；显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比并提高应劳强度和疲劳比。Si能促使W-Mo系以及Mo系高速钢凝固时形成的对性能有害的M2C通过二次加热而分解为M6C和MC，从而消除柱状碳化物M2C，达到细化碳化物的目的。另外，Si还能细化回火过程中析出的二次碳化物，从而得到良好的二次硬化效果，既提高了回火硬度又增加了高速钢的韧性。但是需要说明的是普通高速钢一般Si含量不大于0.6％，国际上谨慎的做法是不大于0.4％。本发明中我们把Si含量控制在0.61％-1.40％。在现有的冶炼水平下，当Si含量大于1.4％时，由于钢锭心部比边缘冷却速度慢，碳化物析出加大，合金元素的偏析加重，这将严重的影响后续的锻造和热处理，高速钢的脆性急剧增大。

高速钢的主要物理性能：韧性，耐磨性，热硬性。本发明不涉及热硬性。韧性和耐磨性是两个矛盾的性能，在同一款高速钢中，提升韧性指标则必然降低耐磨性指标，提升耐磨性指标则必然降低韧性指标。但是在不同款的高速钢中我们需要同时比较耐磨性和韧性。

一般而言，高速钢体系中的各款高速钢在不崩刃的前提下，洛氏硬度越高，耐磨性越好，韧性越差。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出一种高硅(Si)高性能高速钢及其制备工艺。本发明的高硅(Si)高性能高速钢通过充分利用平衡碳理论，将W、Mo、Cr、V进行合理搭配,并提高Si元素含量,使得高速钢能获得很高的二次硬化,最终使得耐磨性明显优于W4Mo3Cr4V，达到基本和W6Mo5Cr4V2相当的水平。而韧性指标同时优于W4Mo3Cr4V和W6Mo5Cr4V2，同时使得成本相较于W6Mo5Cr4V2而言降低很多。另外，本发明提出以上高硅(Si)高性能高速钢的制备工艺，采用本发明的制备工艺，相对于传统的加工工艺的能耗所降低。