本發(fā)明涉及一種模具鋼材

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　，特別是一種高速工具鋼。

　　背景技術(shù)：

　　：高速工具鋼主要用來(lái)制備高速切削刀具，如鉆頭、銑刀和帶鋸的切削等，高速工具鋼是mo系高速鋼中較為常用的工具鋼，歷經(jīng)多年的發(fā)展，在初代m1鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加了碳和釩的含量，切削性能顯著提升，因此成為紅硬性、韌性、耐磨性較佳的通用型鋼種。高速工具鋼經(jīng)熱處理后的使用硬度可達(dá)hrc63以上，在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度，而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。退火狀態(tài)的高速工具鋼的主要合金元素有鎢、鉬、鉻、釩，還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展要求高速工具鋼具有更好的性能和穩(wěn)定性，從而提高其加工效率和加工精度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外高速工具鋼材的質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)等方面都取得了較快發(fā)展，高速工具鋼的發(fā)展也推動(dòng)了工業(yè)產(chǎn)品向高級(jí)化、個(gè)體化、高附加值化的方向發(fā)展。但是現(xiàn)有的高速工具鋼的性能僅能夠滿足一般材料的切削，而對(duì)于高性能零件來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的高速工具鋼抗彎強(qiáng)度和硬度仍不夠高，同時(shí)沖擊韌性較低，無(wú)法滿足高性能零件的加工需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高速工具鋼及其制備方法，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有高速工具鋼化學(xué)成分的調(diào)整，添加了ti、富勒烯等元素，并限定各個(gè)組分的配比，使得高速工具鋼具有較高的的抗拉強(qiáng)度和硬度，提高硬度和抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，使具有一定的沖擊韌度，滿足高性能零件的加工需求。具體技術(shù)方案是：一種高速工具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分：c：0.45-0.70％，si：0.02-0.16％，mn：0.15-0.40％，p：0.01-0.03％：se：0.02-0.05％，ti：3.35-3.85％，zr：1.11-1.28％，mo：2.56-4.35％，富勒烯：0.03-0.42％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，各組分質(zhì)量百分比之和為100％。優(yōu)選的c：0.45％，si：0.03％，mn：0.36％，p：0.03％：se：0.04％，ti：3.66％，zr：1.23％，mo：4.05％，富勒烯：0.37％。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供一種高速工具鋼的制備方法，具體步驟如下：(1)按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1700-1800℃，熔煉時(shí)間為2-2.5h，吹氬氣攪拌精煉1-2h，得初級(jí)鋼水；(2)將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；(3)將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將包套密封；(4)將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為950℃-1300℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。優(yōu)選的，高速工具鋼的制備方法中，熔煉溫度為1700℃，熔煉時(shí)間為2.5h，吹氬氣攪拌精煉2h。優(yōu)選的，熱等靜壓的溫度為1200℃。本發(fā)明各元素的作用：c：0.45-0.70％：鋼中主要的強(qiáng)化元素，賦予淬火回火硬度、提高耐磨耗性的元素，本發(fā)明中的c含量應(yīng)不低于0.45％，但過(guò)多碳化物的析出將影響鋼的韌性和加工性，因此限制其添加上限為0.70％，優(yōu)選的，c為0.45％。富勒烯：0.03-0.42％富勒烯具有高抗拉強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高延展性、高導(dǎo)熱性，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在鋼材中加入少量的富勒烯，能夠明顯提高剛才的綜合性能，由于富勒烯成本昂貴，因此，本發(fā)明富勒烯含量控制在0.03-0.42％，優(yōu)選的，富勒烯優(yōu)選為0.37％。si：0.02-0.16％：si可作為脫氧元素，在鋼中不形成碳化物，能固溶于鐵素體中影響鋼的強(qiáng)度性能，同樣，可以去除金屬中的氧氣，本發(fā)明中控制si含量為0.02-0.16％，優(yōu)選的，si為0.03％。mn：0.15-0.40％：mn是奧氏體擴(kuò)大元素，還能夠提高鋼的強(qiáng)度和耐蝕性，并且具有增大鋼中n的固溶度的效果，同時(shí)能增加鋼的淬透性，提高奧氏體鋼的硬度和強(qiáng)度，本發(fā)明中控制mn的含量為0.15-0.40％，優(yōu)選為0.36％。p：0.01-0.03％：p能使鋼材的強(qiáng)度、硬度、耐蝕性提高，但顯著降低鋼材的塑性和籾性，特別是低溫狀態(tài)的沖擊韌性下降更為明顯，使鋼材容易脆裂，因此本發(fā)明添加量較少，控制在0.01-0.03％之間，優(yōu)選的，p為0.03％。se：0.02-0.05％：se能夠提高切削加工性，在本發(fā)明中加入0.02-0.05％的se，優(yōu)選為0.04％ti：3.35-3.85％：金屬鈦在高溫環(huán)境中的還原能力極強(qiáng)，能與氧、碳以及其他許多元素化合，表鈦加入鋼中制得的鈦鋼堅(jiān)韌而富有彈性，同時(shí)表現(xiàn)現(xiàn)出強(qiáng)的抗腐蝕性，在本發(fā)明中加入3.35-3.85％的ti，優(yōu)選為3.66％zr：1.11-1.28％：zr是強(qiáng)有力的脫氧、除氮的作用，在本發(fā)明中加入1.11-1.28％含量的zr，能夠明顯提高鋼材的硬度和強(qiáng)度，優(yōu)選的，zr為1.23％。mo：2.56-4.35％：mo作為鋼的合金化元素，在高溫下提高鋼材的強(qiáng)度，可以提高鋼的強(qiáng)度，特別是高溫強(qiáng)度和韌性，因此，因此本發(fā)明添加量為2.56-4.35％，優(yōu)選的，mo為4.05％。本發(fā)明獲得的有益效果：(1)本發(fā)明制備的高速工具鋼坯體的力學(xué)性能優(yōu)良，其中，實(shí)施例三的提供的高速工具鋼效果最好，以質(zhì)量百分比計(jì)，在c：0.45％，si：0.03％，mn：0.36％，p：0.03％：se：0.04％，ti：3.66％，zr：1.23％，mo：4.05％，富勒烯：0.37％，余量為fe的配比下，其硬度最高達(dá)到77hrc以上，抗拉強(qiáng)度為4120mpa，沖擊韌度達(dá)到92αk。具體實(shí)施方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。實(shí)施例一：一種高速工具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分：c：0.45％，si：0.02％，mn：0.15％，p：0.01％：se：0.02％，ti：3.35％，zr：1.11％，mo：2.56％，富勒烯：0.03％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，各組分質(zhì)量百分比之和為100％。本實(shí)施例中，高速工具鋼制備方法，具體步驟如下：按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1700℃，熔煉時(shí)間為2h，吹氬氣攪拌精煉1h，得初級(jí)鋼水；將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將包套密封；將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為950℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。實(shí)施例二：一種高速工具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分：c：0.50％，si：0.09％，mn：0.24％，p：0.02％：se：0.03％，ti：3.49％，zr：1.17％，mo：3.04％，富勒烯：0.09％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，各組分質(zhì)量百分比之和為100％。本實(shí)施例中，高速工具鋼制備方法，具體步驟如下：按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1780℃，熔煉時(shí)間為2.2h，吹氬氣攪拌精煉1.5h，得初級(jí)鋼水；將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將包套密封；將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為1000℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。實(shí)施例三：一種高速工具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分：c：0.45％，si：0.03％，mn：0.36％，p：0.03％：se：0.04％，ti：3.66％，zr：1.23％，mo：4.05％，富勒烯：0.37％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，各組分質(zhì)量百分比之和為100％。本實(shí)施例中，高速工具鋼制備方法，具體步驟如下：按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1700℃，熔煉時(shí)間為2.5h，吹氬氣攪拌精煉2h，得初級(jí)鋼水；將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將包套密封；將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為1200℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。實(shí)施例四：一種高速工具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分：c：0.65％，si：0.14％，mn：0.34％，p：0.025％：se：0.04％，ti：3.74％，zr：1.21％，mo：4.05％，富勒烯：0.32％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，各組分質(zhì)量百分比之和為100％。本實(shí)施例中，高速工具鋼制備方法，具體步驟如下：按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1745℃，熔煉時(shí)間為2.0h，吹氬氣攪拌精煉1.5h，得初級(jí)鋼水；將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將包套密封；將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為1260℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。實(shí)施例五：一種高速工具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分：c：0.70％，si：0.16％，mn：0.40％，p：0.03％：se：0.05％，ti：3.85％，zr：1.28％，mo：4.35％，富勒烯：0.42％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，各組分質(zhì)量百分比之和為100％。本實(shí)施例中，高速工具鋼制備方法，具體步驟如下：按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1800℃，熔煉時(shí)間為2.5h，吹氬氣攪拌精煉2h，得初級(jí)鋼水；將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將包套密封；將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為1300℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。實(shí)施例六：將實(shí)施例一至五的高速工具鋼鑄成坯體，測(cè)定其力學(xué)性能，結(jié)果參見(jiàn)表1。表1：實(shí)施例一至五的高速工具鋼坯體的力學(xué)性能序號(hào)硬度hrc抗拉強(qiáng)度mpa沖擊韌度αk實(shí)施例一71415088實(shí)施例二61398089實(shí)施例三77412092實(shí)施例四75407091實(shí)施例五76400090市售高速工具鋼75405090由表1可知，與市售高速工具鋼相比，本發(fā)明實(shí)施例一至實(shí)施例五制備的高速工具鋼坯體的力學(xué)性能優(yōu)良，其中，實(shí)施例三的提供的高速工具鋼效果最好，其硬度最高達(dá)到77hrc以上，抗拉強(qiáng)度為4120mpa，沖擊韌度達(dá)到92αk。本發(fā)明提供了一種高速工具鋼及其制備方法，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有高速工具鋼化學(xué)成分的調(diào)整，添加了ti、富勒烯等元素，并限定各個(gè)組分的配比，使得高速工具鋼具有較高的的抗拉強(qiáng)度和硬度，提高硬度和抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，使具有一定的沖擊韌度，滿足高性能零件的加工需求。當(dāng)前第1頁(yè)12

　　技術(shù)特征：

　　1.一種高速工具鋼，其特征在于：以質(zhì)量百分比計(jì)，具有如下組分，c：0.45-0.70％，si：0.02-0.16％，mn：0.15-0.40％，p：0.01-0.03％：se：0.02-0.05％，ti：3.35-3.85％，zr：1.11-1.28％，mo：2.56-4.35％，富勒烯：0.03-0.42％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速工具鋼，其特征在于：所述c：0.45％，si：0.03％，mn：0.36％，p：0.03％：se：0.04％，ti：3.66％，zr：1.23％，mo：4.05％，富勒烯：0.37％。

　　3.一種如權(quán)利要求1所述的一種高速工具鋼，其特征在于：所述高速工具鋼的制備方法，具體步驟如下：

　　(1)按高速工具鋼所含組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1700-1800℃，熔煉時(shí)間為2-2.5h，吹氬氣攪拌精煉1-2h，得初級(jí)鋼水；

　　(2)將初級(jí)鋼水進(jìn)行干燥處理得到混合粉體；

　　(3)將干燥處理后的混合粉體裝載于包套中進(jìn)行抽真空除氣處理并將所述包套密封；

　　(4)將裝載有所述混合粉體的密封包套進(jìn)行熱等靜壓處理，熱等靜壓的溫度為950℃-1300℃，使得混合粉體形成高速工具鋼材料坯體，將坯體與包套分離。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高速工具鋼，其特征在于：所述高速工具鋼的制備方法中，熔煉溫度為1700℃，熔煉時(shí)間為2.5h。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高速工具鋼，其特征在于：所述高速工具鋼的制備方法中，熱等靜壓的溫度為1200℃。

　　技術(shù)總結(jié)

　　本發(fā)明公開(kāi)一種高速工具鋼及其制備方法，高速工具鋼包括C：0.45?0.70％，Si：0.02?0.16％，Mn：0.15?0.40％，P：0.01?0.03％：Se：0.02?0.05％，Ti：3.35?3.85％，Zr：1.11?1.28％，Mo：2.56?4.35％，富勒烯：0.03?0.42％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，該種高速工具鋼坯體的力學(xué)性能優(yōu)良，其硬度最高達(dá)到77HRC以上，抗拉強(qiáng)度為4120Mpa，沖擊韌度達(dá)到92αk。

　　技術(shù)研發(fā)人員：陳帆;陳龍閩

　　受保護(hù)的技術(shù)使用者：樟樹(shù)市興隆高新材料有限公司

　　技術(shù)研發(fā)日：2020.04.29

　　技術(shù)公布日：2020.09.11