[发明专利]一种高速钢锻造工艺

说明书

本发明提供了一种高速钢锻造工艺，具体步骤为：将普通废钢、生铁、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按比例放入真空感应炉内，浇注成圆棒；在结晶器的底部结晶，得到钢锭；用纯氮气进行气吹，形成钢粉末；热等静压处理，得到形状规格统一的钢块；通过振动张力波雾化被击碎，获得雾化钢；高速气吹至模具内；将成型的高速钢放入热等静压机内。优点是：改善钢的低倍组织，由于电渣锭冷速较快，使得钢中碳化物分布更加均匀，组织的改善也提高了高速钢的热塑性；使得高速钢组织细小，其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2倍和2.5～3倍；强度高热处理尺寸稳定性好，加工性能好、硬度高、耐磨性好。高温热硬度也比熔炼高速钢提高HRC1～2。

技术领域

本发明涉及高速钢锻造技术领域，尤其涉及一种高速钢锻造工艺。

背景技术

高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。高速钢根据其制备工艺的不同可分为传统铸造技术、电渣重熔技术、粉末冶金技术、喷射成型技术四类，其中传统高速钢有可分为普通高速钢、高性能高速钢、低合金高速钢等。作为一种高合金莱氏体钢高速钢中的碳含量可超过1%，且其中碳化物的种类、数量、尺寸、分布等是决定其性能的关键因素。因此，不同的制备工艺对高速钢的性能有着重要影响。

目前，传统铸造高速钢的工艺简单、成本低。但由于其凝固速度缓慢，在结晶前形成大量碳和合金元素的偏析，从而形成晶间碳化物网。而为了消除碳化物的不均匀分布，采用高温反复锻打或轧制使其破碎并均匀分布，而这种锻造过程易造成开裂，且受到加工设备和锻压比的限制导致了高速钢从铸锭到最后成品，材料在整个过程中的利用率仅在24%-36%之间。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高速钢锻造工艺。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种高速钢锻造工艺，其特征在于：具体步骤为：

（1）将普通废钢、生铁、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按比例放入真空感应炉内，将真空感应炉内真空度至1～2Mpa，升温至1500～1550℃，保持交流电源的工作频率为11000～13000Hz，并充入惰性气体，精炼15～20min；随后降温冷却至1500～1530℃，出坩埚，浇注成圆棒，并将圆棒表面砂磨精整、备用；

（2）将CaO、CaF2、Al2O3、MgO、SiO2制成电渣重熔的渣料，并加热至熔融状态，倒入结晶器中，并向结晶器的壳体壁内通入低温冷却水，然后将步骤（1）中制备的圆棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，并通电起弧，调整重熔电压至60～80V、电流5000～6000A，同时，通过圆棒夹持装置使得圆棒旋转，旋转速度保持为45～60°/min；圆棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的圆棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的钢锭；

（3）将步骤（2）中的钢锭置于真空炉坩埚底部，将真空炉坩埚抽内真空度1.2Mpa，升温至1700～1850℃，进行高温精炼；再保持温度1250～1300℃，进行低温精炼；最后降温冷却至1000～1030℃，保持流速0.4～0.5m/s，并同时用纯氮气进行气吹，形成钢粉末；

（4）对步骤（3）的钢粉末进行筛分和预压，随后在温度1050～1150℃，压力95～100Mpa下进行热等静压处理，得到形状规格统一的钢块；

（5）对步骤（4）热等静压处理后的钢块加热至熔融状态，随后将熔态钢液流通入超声频率激发的管状共振器内，并通过振动张力波雾化被击碎，同时在进入同一管中的惰性气体中产生非稳态冲击波，从而获得粒度细小均匀的雾化钢；