[发明专利]高速钢刀具丝材及其制备方法

权利要求书

1.一种高速钢刀具丝材，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：C：1.2~2.3%，Mn：0.30~0.50%，Si：0.50~0.75%，Cr：4.0~5.5%，V或者Nb+V：3.0~5.5%，W：5.5~10.5%，Mo：3.5~5.5%，Co：7.5~9.5%，Ti：2.0~3.0%，RE：2.0~4.0%，N：0.1~0.2%，S：0.03%，P：0.05%，O+H：0.005%，其余为Fe；其包括以下步骤：

S1：按配比取用原料C、Fe、W、Mo、Co、V、Nb的纯组元或中间合金以及Si-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe、RE-M、V-N或Nb-N、Ti-C的中间合金，并对所有原料进行干燥处理，采用真空感应熔炼技术熔炼母合金；在熔炼母合金的过程中，加入的Ti-C、V-N或Nb-N、RE-M中间合金分别占各自总重量的40~60%；在熔炼后期加入由Ti-C、V-N或Nb-N粉末压制成的颗粒料进行熔炼；在熔炼最后期加入RE-M中间合金进行熔炼；

S2：电渣重熔雾化：将S1制备的母合金电渣重熔，一边电渣，一边加入剩余的Ti-C、V-N或Nb-N、RE-M中间合金；并在电渣重熔后不经过凝固和再次熔化的步骤而直接雾化制成合金粉末；

S3：对合金粉末依次进行还原退火和粉末压坯，制备成粉末块体坯料；

S4：对S3所得粉末块体坯料进行烧结；

S5：对S4所得烧结后的粉末块体坯料进行分级热处理；

S6：先对所述S5所得粉末块体坯料进行变形前退火处理，然后再对粉末块体坯料进行锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理，在变形量达到5~30%时，再次进行所述变形前退火处理，然后再次对所述粉末块体坯料进行锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理；所述变形前退火处理与所述锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理交替进行，直至最终得到φ1-3mm的丝材；

S7：对S6所得丝材再次进行分级热处理。

2.根据权利要求1所述的高速钢刀具丝材，其特征在于，在所述S1中，在熔炼后期加入的Ti-C颗粒是由粒径为0.5~10μm的TiC粉末经高压压制而成的粒径为50~200mm的Ti-C颗粒。

3.根据权利要求1所述的高速钢刀具丝材，其特征在于，在所述S1中，在加入Ti-C和RE-M中间合金时，不破坏真空环境，将Ti-C和RE-M中间合金压入熔池中下部，并进行机械搅拌1~2min。

4.根据权利要求1所述的高速钢刀具丝材，其特征在于，在所述S2中，所述雾化制成合金粉末的方式为水、气联合雾化制粉，采用的气体为氩气，纯度为99.9%，雾化压力10~30MPa，水压8~50MPa，制备出来的合金粉末的D50为8~20μm。

5.根据权利要求1所述的高速钢刀具丝材，其特征在于，在所述S3中，所述还原退火的工艺如下：

氢还原，温度200~500℃，粉末松散状态半装满玻璃管，两端密封，一端通入氢气，另一端排出尾气，加热前，先通入氢气15~30min，然后加热，并不间断通入氢气，速度保持10~1000L/min；

或者，碳还原，温度580~650℃，将碳粉和合金粉末混合均匀后，放入保护性惰性气体Ar的氛围中加热，保温1~12h，让C和O充分反应，生成CO/CO2气体，除去雾化粉末中的氧。

6. 根据权利要求1所述的高速钢刀具丝材，其特征在于，在所述S3中，所述粉末压坯的工艺为HIP压坯：将经还原退火后的合金粉末称重后放入自制包套模具中，经双向模压制成ΦD×Hmm 的圆柱坯料；压力300~800MPa，然后焊接封口，使粉末压坯密封在包套中；其中D为50~200mm，H为300~1500mm。

7.根据权利要求1所述的高速钢刀具丝材，其特征在于，在所述S4中，所述烧结的方式为包套HIP烧结：（1）粉末坯料封装在包套内；（2）HIP炉加压至100MPa，预热，以5℃/min的速度升温至600℃，保温时间t=3min/cm×d；（3）以5℃/min的速度升温至1260℃，保温时间t=10min/cm×d；（4）随炉冷却至室温；

其中，d为样品的最大壁厚，单位cm。