本發(fā)明涉及高速鋼結(jié)構(gòu)材料技術(shù)領(lǐng)域， 具體是涉及到一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

M42鋼材是一種現(xiàn)有的高速鋼結(jié)構(gòu)材料，其主要用于精密高耐磨五金冷沖模，也可用于精密切削工具，其具有高溫硬度高，被加工工件精密度高的特點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的M42鋼材存在三個(gè)需要改進(jìn)的地方：

M42鋼材中含鈷8%，即1噸M42需要Co元素80千克。而Co是一種貴金屬，如此不但導(dǎo)致M42鋼材價(jià)格較高，且不利于國家對(duì)于貴金屬資源的保護(hù)。

M42的熱處理溫度區(qū)間狹窄，不利于熱處理企業(yè)生產(chǎn)的安排。

M42碳化物難破碎，晶粒號(hào)容易粗大。

因此，針對(duì)上述問題，有必要提出進(jìn)一步的解決方案，本發(fā)明提供一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝，本發(fā)明一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的性能與M42鋼材相當(dāng)，可以在模具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口的和國產(chǎn)的M42，工具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口M35和國產(chǎn)M42。本發(fā)明同時(shí)解決了傳統(tǒng)M42鋼材需要大量Co元素以及熱處理溫度區(qū)間狹窄的問題，提高鍛造和熱處理生產(chǎn)中的成材率，Co元素含量從8%降到3%，即降低成本的同時(shí)利于國家對(duì)于貴金屬資源的保護(hù)。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)M42的碳化物顆粒難以破碎和晶粒號(hào)容易粗大的缺陷，也即細(xì)化了晶粒和碳化物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝，該新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組分組成:0.15～0.45%Si、1.15～1.45%W、1.05～1.15%C、8.90～9.50%Mo、3.80～4.25%Cr、1.25～1.55%V、0.15～0.40%Mn、2.75～3.75%Co、P≤0.03%、S≤0.03%、Ni≤0.25%、Cu≤0.30%、余量為Fe；其中優(yōu)選：0.30%Si、1.30%W、1.10%C、9.20%Mo、4.025%Cr、1.40%V、；進(jìn)一步優(yōu)選： 0.275%Mn、3.25%Co、0.015%P、0.015%S、0.125%Ni、0.15%Cu。所述高速鋼結(jié)構(gòu)材料的制備工藝包括以下步驟：

（1）按新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的成分配比，將各原材料加入到電弧爐中，形成鋼水；

（2）將所述的鋼水澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行等溫退火，得到鑄錠；

（3）將所述鑄錠進(jìn)行電渣重熔，得到電渣錠，將所述電渣錠進(jìn)行等溫退火；

（4）將等溫退火后的電渣錠進(jìn)行十字等向鍛造，形成中間坯，將所述中間坯進(jìn)行等溫退火；

（5）將中間坯經(jīng)過軋制或鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行等溫退火；

（6）將等溫退火后的成品鋼進(jìn)行等溫球化退火；

（7）將等溫球化退火后的成品鋼進(jìn)行三段預(yù)熱，淬火并保溫，回火；熱處理溫度：淬火溫度1160℃-1210℃；回火溫度540℃-560℃；

（8）深冷處理，得到本發(fā)明所述的新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料特有的機(jī)械性能；深冷溫度-160℃，保溫4-8h。步驟（1）中，在將各原材料加入到電弧爐中的同時(shí)，將造渣材料、增碳劑、氧化劑以及還原劑加入到所述電弧爐中。步驟（2）中，將所述鋼水通過鋼模圓桶澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到鑄錠。步驟（5）中，將中間坯經(jīng)過軋制形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑小于50mm的圓鋼或厚度為20mm、寬度為610mm以內(nèi)的扁鋼；或?qū)⒅虚g坯經(jīng)過鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑大于51mm的圓鋼或厚度大于21mm、寬度大于611mm的扁鋼。步驟（6）具體包括：將等溫退火后的成品鋼在840-860℃條件下，等溫退火10h，隨爐冷卻到740-760℃，等溫退火8h，隨爐冷卻至200℃，出爐空冷。步驟（7）具體包括：650℃下，預(yù)熱2h；850℃下，預(yù)熱2h；1020℃下，預(yù)熱2h；1160℃-1220℃淬火，并根據(jù)成品鋼材的有效厚度設(shè)定保溫時(shí)間；回火4次，每次540-560℃，得到HRC 65-68的使用硬度。步驟（8）深冷處理具體包括：在-160℃下，保溫4h。

本發(fā)明提供一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝，本發(fā)明一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的性能與M42鋼材相當(dāng)，可以在模具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口的和國產(chǎn)的M42，工具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口M35和國產(chǎn)M42。本發(fā)明同時(shí)解決了傳統(tǒng)M42鋼材需要大量Co元素以及熱處理溫度區(qū)間狹窄的問題，提高鍛造和熱處理生產(chǎn)中的成材率，Co元素含量從8%降到3%，即降低成本的同時(shí)利于國家對(duì)于貴金屬資源的保護(hù)。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)M42的碳化物顆粒難以破碎和晶粒號(hào)容易粗大的缺陷，也即細(xì)化了晶粒和碳化物。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1，一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料，該新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組分組成:0.15%Si、1.15%W、1.05%C、8.90%Mo、3.80%Cr、1.25%V、0.15%Mn、2.75%Co、0.01% P、0.01% S、0.01% Ni、0.01% Cu、余量為Fe。

如上所述的一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的制備工藝，包括以下步驟：

（1）按新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的成分配比，將各原材料加入到電弧爐中，形成鋼水；（2）將所述的鋼水澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行等溫退火，得到鑄錠；

（3）將所述鑄錠進(jìn)行電渣重熔，得到電渣錠，將所述電渣錠進(jìn)行等溫退火；

（4）將等溫退火后的電渣錠進(jìn)行十字等向鍛造，形成中間坯，將所述中間坯進(jìn)行等溫退火；

（5）將中間坯經(jīng)過軋制或鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行等溫退火；

（6）將等溫退火后的成品鋼進(jìn)行等溫球化退火；

（7）將等溫球化退火后的成品鋼進(jìn)行三段預(yù)熱，淬火并保溫，回火；熱處理溫度：淬火溫度1160℃-1210℃；回火溫度540℃-560℃；

（8）深冷處理，得到本發(fā)明所述的新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料特有的機(jī)械性能；深冷溫度-160℃，保溫4-8h。步驟（1）中，在將各原材料加入到電弧爐中的同時(shí)，將造渣材料、增碳劑、氧化劑以及還原劑加入到所述電弧爐中。步驟（2）中，將所述鋼水通過鋼模圓桶澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到鑄錠。步驟（5）中，將中間坯經(jīng)過軋制形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑小于50mm的圓鋼或厚度為20mm、寬度為610mm以內(nèi)的扁鋼；或?qū)⒅虚g坯經(jīng)過鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑大于51mm的圓鋼或厚度大于21mm、寬度大于611mm的扁鋼。步驟（6）具體包括：將等溫退火后的成品鋼在840-860℃條件下，等溫退火10h，隨爐冷卻到740-760℃，等溫退火8h，隨爐冷卻至200℃，出爐空冷。步驟（7）具體包括：650℃下，預(yù)熱2h；850℃下，預(yù)熱2h；1020℃下，預(yù)熱2h；1160℃-1220℃淬火，并根據(jù)成品鋼材的有效厚度設(shè)定保溫時(shí)間；回火4次，每次540-560℃，得到HRC 65-68的使用硬度。步驟（8）深冷處理具體包括：在-160℃下，保溫4h。本發(fā)明提供一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝，本發(fā)明一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的性能與M42鋼材相當(dāng)，可以在模具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口的和國產(chǎn)的M42，工具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口M35和國產(chǎn)M42。本發(fā)明同時(shí)解決了傳統(tǒng)M42鋼材需要大量Co元素以及熱處理溫度區(qū)間狹窄的問題，提高鍛造和熱處理生產(chǎn)中的成材率，Co元素含量從8%降到3%，即降低成本的同時(shí)利于國家對(duì)于貴金屬資源的保護(hù)。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)M42的碳化物顆粒難以破碎和晶粒號(hào)容易粗大的缺陷，也即細(xì)化了晶粒和碳化物。

實(shí)施例2，一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料，該新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組分組成:0.30%Si、1.30%W、1.10%C、9.20%Mo、4.025%Cr、1.40%V、0.275%Mn、3.25%Co、0.015%P、0.015%S、0.125%Ni、0.15%Cu、余量為Fe。

如上所述的一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的制備工藝，包括以下步驟：

（1）按新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的成分配比，將各原材料加入到電弧爐中，形成鋼水；（2）將所述的鋼水澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行等溫退火，得到鑄錠；

（3）將所述鑄錠進(jìn)行電渣重熔，得到電渣錠，將所述電渣錠進(jìn)行等溫退火；

（4）將等溫退火后的電渣錠進(jìn)行十字等向鍛造，形成中間坯，將所述中間坯進(jìn)行等溫退火；

（5）將中間坯經(jīng)過軋制或鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行等溫退火；

（6）將等溫退火后的成品鋼進(jìn)行等溫球化退火；

（7）將等溫球化退火后的成品鋼進(jìn)行三段預(yù)熱，淬火并保溫，回火；熱處理溫度：淬火溫度1160℃-1210℃；回火溫度540℃-560℃；

（8）深冷處理，得到本發(fā)明所述的新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料特有的機(jī)械性能；深冷溫度-160℃，保溫4-8h。步驟（1）中，在將各原材料加入到電弧爐中的同時(shí)，將造渣材料、增碳劑、氧化劑以及還原劑加入到所述電弧爐中。步驟（2）中，將所述鋼水通過鋼模圓桶澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到鑄錠。步驟（5）中，將中間坯經(jīng)過軋制形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑小于50mm的圓鋼或厚度為20mm、寬度為610mm以內(nèi)的扁鋼；或?qū)⒅虚g坯經(jīng)過鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑大于51mm的圓鋼或厚度大于21mm、寬度大于611mm的扁鋼。步驟（6）具體包括：將等溫退火后的成品鋼在840-860℃條件下，等溫退火10h，隨爐冷卻到740-760℃，等溫退火8h，隨爐冷卻至200℃，出爐空冷。步驟（7）具體包括：650℃下，預(yù)熱2h；850℃下，預(yù)熱2h；1020℃下，預(yù)熱2h；1160℃-1220℃淬火，并根據(jù)成品鋼材的有效厚度設(shè)定保溫時(shí)間；回火4次，每次540-560℃，得到HRC 65-68的使用硬度。步驟（8）深冷處理具體包括：在-160℃下，保溫4h。本發(fā)明提供一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝，本發(fā)明一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的性能與M42鋼材相當(dāng)，可以在模具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口的和國產(chǎn)的M42，工具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口M35和國產(chǎn)M42。本發(fā)明同時(shí)解決了傳統(tǒng)M42鋼材需要大量Co元素以及熱處理溫度區(qū)間狹窄的問題，提高鍛造和熱處理生產(chǎn)中的成材率，Co元素含量從8%降到3%，即降低成本的同時(shí)利于國家對(duì)于貴金屬資源的保護(hù)。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)M42的碳化物顆粒難以破碎和晶粒號(hào)容易粗大的缺陷，也即細(xì)化了晶粒和碳化物。

實(shí)施例3，一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料，該新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組分組成:0.45%Si、1.45%W、1.15%C、9.50%Mo、4.25%Cr、1.55%V、0.40%Mn、.75%Co、0.03%P、0.03%S、0.25%Ni、0.30%Cu、余量為Fe。

如上所述的一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的制備工藝，包括以下步驟：

（1）按新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的成分配比，將各原材料加入到電弧爐中，形成鋼水；（2）將所述的鋼水澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行等溫退火，得到鑄錠；

（3）將所述鑄錠進(jìn)行電渣重熔，得到電渣錠，將所述電渣錠進(jìn)行等溫退火；

（4）將等溫退火后的電渣錠進(jìn)行十字等向鍛造，形成中間坯，將所述中間坯進(jìn)行等溫退火；

（5）將中間坯經(jīng)過軋制或鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行等溫退火；

（6）將等溫退火后的成品鋼進(jìn)行等溫球化退火；

（7）將等溫球化退火后的成品鋼進(jìn)行三段預(yù)熱，淬火并保溫，回火；熱處理溫度：淬火溫度1160℃-1210℃；回火溫度540℃-560℃；

（8）深冷處理，得到本發(fā)明所述的新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料特有的機(jī)械性能；深冷溫度-160℃，保溫4-8h。步驟（1）中，在將各原材料加入到電弧爐中的同時(shí)，將造渣材料、增碳劑、氧化劑以及還原劑加入到所述電弧爐中。步驟（2）中，將所述鋼水通過鋼模圓桶澆鑄形成電極棒，將所述電極棒進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到鑄錠。步驟（5）中，將中間坯經(jīng)過軋制形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑小于50mm的圓鋼或厚度為20mm、寬度為610mm以內(nèi)的扁鋼；或?qū)⒅虚g坯經(jīng)過鍛造形成成品鋼，將所述成品鋼進(jìn)行5-7天的等溫退火，得到的成品鋼為直徑大于51mm的圓鋼或厚度大于21mm、寬度大于611mm的扁鋼。步驟（6）具體包括：將等溫退火后的成品鋼在840-860℃條件下，等溫退火10h，隨爐冷卻到740-760℃，等溫退火8h，隨爐冷卻至200℃，出爐空冷。步驟（7）具體包括：650℃下，預(yù)熱2h；850℃下，預(yù)熱2h；1020℃下，預(yù)熱2h；1160℃-1220℃淬火，并根據(jù)成品鋼材的有效厚度設(shè)定保溫時(shí)間；回火4次，每次540-560℃，得到HRC 65-68的使用硬度。步驟（8）深冷處理具體包括：在-160℃下，保溫4h。本發(fā)明提供一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料及其制備工藝，本發(fā)明一種新型高速鋼結(jié)構(gòu)材料的性能與M42鋼材相當(dāng)，可以在模具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口的和國產(chǎn)的M42，工具鋼領(lǐng)域全面取代進(jìn)口M35和國產(chǎn)M42。本發(fā)明同時(shí)解決了傳統(tǒng)M42鋼材需要大量Co元素以及熱處理溫度區(qū)間狹窄的問題，提高鍛造和熱處理生產(chǎn)中的成材率，Co元素含量從8%降到3%，即降低成本的同時(shí)利于國家對(duì)于貴金屬資源的保護(hù)。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)M42的碳化物顆粒難以破碎和晶粒號(hào)容易粗大的缺陷，也即細(xì)化了晶粒和碳化物。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。