[发明专利]一种高硬度粉末钢及其热处理方法

说明书

本发明提供了一种高硬度粉末钢及其热处理方法，所述粉末钢按质量百分比包括：C 1.8‑2.5％、Si≤0.2％、Mn≤0.4％、Cr 4.0‑5.2％、W 12‑14％、V 5.6‑6.8％、Co 9‑11％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。所述粉末钢合金和碳含量高，采用粉末冶金工艺制造，其热处理方法参数主要为：淬火处理为：真空淬火温度为(1100～1200)℃×(0.5～4)h，真空气淬，气体压力4～8bar；深冷处理为：在超低温深冷箱中在‑100至‑190℃处理(1～10)h；回火处理为：500～600℃保温2～6h，回火2～3次，出炉后空冷。经测试合金硬度可达70‑72HRC，碳化物细小弥散、残余奥氏体少，耐磨性和红硬性高，并保持优良的韧性，可用于滚齿刀、高速冲压模等的加工制造，较常规高速钢具有更高的使用寿命。

技术领域

本发明涉及粉末钢技术领域，具体为一种高硬度粉末钢及其热处理方法。

背景技术

高速工具钢被广泛用于车刀、铣刀、冲压模、拉刀等工具的制造，在工业制造中占据着非常重要的地位。高速工具钢中主要含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素以及1％以上的碳元素，这些元素固溶于基体中或形成碳化物，保证了高速工具钢在高速切削或冲压下仍能保持高的硬度，高速工具钢的硬度一般在60HRC～68HRC之间。

合金中高含量的碳和碳化物形成元素容易导致凝固过程中生成大尺寸的共晶碳化物，对高速工具钢中的大块碳化物尺寸和碳化物不均匀度均提出了非常高的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高硬度粉末钢及其热处理方法，解决了常规高速钢硬度不足、红硬性和耐磨性不佳及硬质合金韧性低成本高的问题，提高了合金的使用寿命和性价比。

本发明所采取的技术方案是：一种高硬度粉末钢及其热处理方法，所述合金采用粉末冶金工艺制造，所述粉末钢的质量百分比包括：C 1.8-2.5％、Si≤0.2％、Mn≤0.4％、Cr 4.0-5.2％、W 12-14％、V 5.6-6.8％、Co 9-11％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，所述粉末钢中元素按质量百分比为：C 2.3％、Si 0.07％、Mn 0.05％、Cr4.2％、W 12.2％、V 5.7％、Co 9.5％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，所述粉末钢中元素按质量百分比为：C 2.1％、Si 0.05％、Mn 0.1％、Cr4.8％、W 12.9％、V 6.1％、Co 10.3％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明还公开了一种高硬度粉末钢的热处理工艺，具体包括以下步骤：

(1)淬火处理为：真空淬火温度为(1100～1200)℃×(0.5～4)h，真空气淬，气体压力4～8bar；

(2)深冷处理为：在超低温深冷箱中在-100至-190℃处理(1～10)h；

(3)回火处理为：500～600℃保温2～6h，回火2～3次，出炉后空冷。

在相同条件下，本发明产品的使用寿命与硬质合金相比具有更强韧性，可满足对硬度和韧性均有较高要求的车刀、铣刀、高速冲压模等工况。经过粉末冶金工艺制备，本发明高速钢中的碳化物不均匀度控和大块碳化物尺寸制在2级以内。

所述粉末钢热处理后本发明粉末钢的硬度为64～72HRC。制成的10×10×55mm零件无缺口冲击功为5～12J，其中最高硬度可达70～72HRC，具有非常高的硬度和较高的韧性。

本发明具有如下有益效果：