粉末高速鋼的熱處理工藝的製作方法

背景技術：

粉末高速鋼是合金粉末的製成技術，在冶金技術較先進國家發展研發距今已逾二十五年曆史，經過不斷的改良及突破，研發出高質量的粉末合金高速鋼，簡稱粉末高速鋼，而粉末高速鋼有asp23、、elmax等產(chan) 品。

粉末冶金高速工具鋼由於(yu) 其製造工藝的*性，與(yu) 鑄鍛高速鋼比較，具有一係列優(you) 異性能：無偏析，晶粒細小，碳化物細小；熱加工性好；可磨削性好；熱處理變形小；力學性能(韌性,硬度,高溫硬度)佳；擴大了高速鋼合金含量,創造了新的超硬高速鋼；擴大了使用領域。因此，粉冶高速鋼作為(wei) 一種新型鋼類在高速鋼中占有重要的地位。

本案涉及鋼號為(wei) asp2023鋼種的熱處理，現有技術中粉末冶金高速熱處理一般為(wei) 淬火回火熱處理工藝，或者等溫淬火低溫回火處理工藝，而淬火階段對粉末冶金高速的物理性能尤為(wei) 重要，目前淬火階段工藝均較為(wei) 粗糙，直接升溫至奧氏體(ti) 化溫度並進行保溫，組織成分得不到充分均勻化，而也存在分段式淬火工藝，但是劃分較為(wei) 粗糙，針對性較差，得到的高速鋼物理性能不理想，另外傳(chuan) 統地asp2023鋼種中添加合金成份存在較大差異，對熱處理後成型精度及韌性等物理特性存在較大影響。

技術實現要素：

本發明的目的是解決(jue) 上述現有技術的不足，針對傳(chuan) 統粉末高速鋼熱處理工藝及成份差異導致物理特性存在缺陷的問題，提出粉末高速鋼的熱處理工藝。

為(wei) 了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為(wei) ：

粉末高速鋼的熱處理工藝，

所述粉末高速鋼按照化學成分重量百分含量為(wei) ：

c：1.1～2.5％，

cr：3.8～4.3％，

mo：4.9～5.2％，

w：6.2～6.5％，

v：2.9～3.2％，

mn：0.3～0.36％，

ni：0.01～0.2％，

si：0.3～0.44％，

cs：0.2～0.32％，

co：0.15～0.22％，

s≤0.005％，

p≤0.005％，

餘(yu) 量為(wei) fe及不可避免雜質；

對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟：

s1一階加熱升溫及保溫步驟，

以一階升溫速率6～6.5℃/min升溫至455±2℃，並進行一階保溫，一階保溫時間為(wei) 60±10min；

s2二階加熱升溫及保溫步驟，

以二階升溫速率7～7.5℃/min升溫至675±2℃，並進行二階保溫，二階保溫時間為(wei) 60±10min；

s3三階加熱升溫及保溫步驟，

以三階升溫速率6.5～7℃/min升溫至847±2℃，並進行三階保溫，三階保溫時間為(wei) 60±10min；

s4四階加熱升溫及保溫步驟，

以四階升溫速率12～13℃/min升溫至1035±1℃，並進行四階保溫，四階保溫時間為(wei) 10±2min；

s5五階加熱升溫及保溫步驟，

以五階升溫速率7～7.5℃/min升溫至1147±1℃，並進行五階保溫，五階保溫時間為(wei) 45±2min；

s6冷卻步驟，

爐內(nei) 壓力8bar保持5min，降溫至504℃維持7～8min，再以3bar保持60～70min，最後零壓力自然冷卻；

s7深冷步驟，

在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐至室溫；

s8回火步驟，

隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；

s9二次深冷步驟，

在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐空冷至室溫；

s10二次回火步驟，

隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；

s11三次回火步驟，

隨爐至560～575℃保溫3h，出爐空冷至室溫；

s12安定化處理步驟，

隨爐至400℃保溫3h，出爐空冷至室溫。

優(you) 選地，所述粉末高速鋼按照化學成分重量百分含量為(wei) ：

c：1.11％，

cr：3.85％，

mo：4.9％，

w：6.2％，

v：2.95％，

mn：0.32％，

ni：0.01％，

si：0.35％，

cs：0.21％，

co：0.2％，

餘(yu) 量為(wei) fe及不可避免雜質。

優(you) 選地，所述粉末高速鋼按照化學成分重量百分含量為(wei) ：

c：1.25％，

cr：4.2％，

mo：5.2％，

w：6.4％，

v：3％，

mn：0.35％，

ni：0.09％，

si：0.41％，

cs：0.31％，

co：0.16％，

s：0.001％，

餘(yu) 量為(wei) fe及不可避免雜質。

本發明的有益效果主要體(ti) 現在：

1.對粉末高速鋼進行了組分調整優(you) 化，並相應的進行了淬火分階處理，並結合真空爐內(nei) 的壓力設置，在滿足粉末高速鋼超高硬度的同時還能兼顧韌性，同時具備高溫穩定性，極大地提高了粉末高速鋼的綜合性能。

2.具備較優(you) 的紅硬性和出色的耐磨性，使用壽命得到顯著提升。

3.通過特定熱處理工藝的設定，五階分段式熱處理及冷卻步驟能保障粉末高速鋼心部應力穩定，工件變形量極小，同時配合多道相交叉深冷與(yu) 回火工藝，滿足工件形態穩定性需求。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的100倍金相組織照片。

圖2是本發明實施例一的200倍金相組織照片。

圖3是本發明實施例一的500倍金相組織照片。

具體(ti) 實施方式

本發明提供粉末高速鋼的熱處理工藝。以下結合附圖對本發明技術方案進行詳細描述，以使其更易於(yu) 理解和掌握。

粉末高速鋼的熱處理工藝，粉末高速鋼按照化學成分重量百分含量為(wei) ：

c：1.1～2.5％，

cr：3.8～4.3％，

mo：4.9～5.2％，

w：6.2～6.5％，

v：2.9～3.2％，

mn：0.3～0.36％，

ni：0.01～0.2％，

si：0.3～0.44％，

cs：0.2～0.32％，

co：0.15～0.22％，

s≤0.005％，

p≤0.005％，

餘(yu) 量為(wei) fe及不可避免雜質；

對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟：

s1一階加熱升溫及保溫步驟，

以一階升溫速率6～6.5℃/min升溫至455±2℃，並進行一階保溫，一階保溫時間為(wei) 60±10min；

s2二階加熱升溫及保溫步驟，

以二階升溫速率7～7.5℃/min升溫至675±2℃，並進行二階保溫，二階保溫時間為(wei) 60±10min；

s3三階加熱升溫及保溫步驟，

以三階升溫速率6.5～7℃/min升溫至847±2℃，並進行三階保溫，三階保溫時間為(wei) 60±10min；

s4四階加熱升溫及保溫步驟，

以四階升溫速率12～13℃/min升溫至1035±1℃，並進行四階保溫，四階保溫時間為(wei) 10±2min；

s5五階加熱升溫及保溫步驟，

以五階升溫速率7～7.5℃/min升溫至1147±1℃，並進行五階保溫，五階保溫時間為(wei) 45±2min；

s6冷卻步驟，

爐內(nei) 壓力8bar保持5min，降溫至504℃維持7～8min，再以3bar保持60～70min，最後零壓力自然冷卻；

s7深冷步驟，

在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐至室溫；

s8回火步驟，

隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；

s9二次深冷步驟，

在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐空冷至室溫；

s10二次回火步驟，

隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；

s11三次回火步驟，

隨爐至560～575℃保溫3h，出爐空冷至室溫；

s12安定化處理步驟，

隨爐至400℃保溫3h，出爐空冷至室溫。

實施例一

粉末高速鋼按照化學成分重量百分含量為(wei) ：c：1.11％，cr：3.85％，mo：4.9％，w：6.2％，v：2.95％，mn：0.32％，ni：0.01％，si：0.35％，cs：0.21％，co：0.2％，餘(yu) 量為(wei) fe及不可避免雜質。

對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟：以一階升溫速率6.5℃/min升溫至455℃，並進行一階保溫，一階保溫時間為(wei) 60min；以二階升溫速率7.5℃/min升溫至675℃，並進行二階保溫，二階保溫時間為(wei) 60min；以三階升溫速率6.5℃/min升溫至847℃，並進行三階保溫，三階保溫時間為(wei) 60min；以四階升溫速率12.5℃/min升溫至1035℃，並進行四階保溫，四階保溫時間為(wei) 10min；以五階升溫速率7.5℃/min升溫至1147℃，並進行五階保溫，五階保溫時間為(wei) 45min；爐內(nei) 壓力8bar保持5min，降溫至504℃維持7min，再以3bar保持60min，最後零壓力自然冷卻；在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐至室溫；隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐空冷至室溫；隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；隨爐至569℃保溫3h，出爐空冷至室溫；隨爐至400℃保溫3h，出爐空冷至室溫。得到實施例一的樣品。

實施例二

粉末高速鋼按照化學成分重量百分含量為(wei) ：c：1.25％，cr：4.2％，mo：5.2％，w：6.4％，v：3％，mn：0.35％，ni：0.09％，si：0.41％，cs：0.31％，co：0.16％，s：0.001％，餘(yu) 量為(wei) fe及不可避免雜質。

對粉末高速鋼的熱處理工藝包括以下步驟：以一階升溫速率6.5℃/min升溫至455℃，並進行一階保溫，一階保溫時間為(wei) 60min；以二階升溫速率7.5℃/min升溫至675℃，並進行二階保溫，二階保溫時間為(wei) 60min；以三階升溫速率6.5℃/min升溫至847℃，並進行三階保溫，三階保溫時間為(wei) 60min；以四階升溫速率12.5℃/min升溫至1035℃，並進行四階保溫，四階保溫時間為(wei) 10min；以五階升溫速率7.5℃/min升溫至1147℃，並進行五階保溫，五階保溫時間為(wei) 45min；爐內(nei) 壓力8bar保持5min，降溫至504℃維持7min，再以3bar保持60min，最後零壓力自然冷卻；在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐至室溫；隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；在60min內(nei) 降溫至-80℃並維持20min，再在10min內(nei) 降溫至-120℃維持20min，最後在10min內(nei) 降溫至-160℃維持120min，出爐空冷至室溫；隨爐至565℃保溫3h，出爐空冷至室溫；隨爐至569℃保溫3h，出爐空冷至室溫；隨爐至400℃保溫3h，出爐空冷至室溫。得到實施例二的樣品。

實施例一所製得的粉末高速鋼的硬度值/hrc為(wei) 63.5；626℃紅硬性/hrc為(wei) 61.2；衝(chong) 擊韌度ακ/j·cm-2為(wei) 45.3，20℃的密度為(wei) 8.1g/cm3、彈性模數為(wei) 240kn/mm2、導熱係數為(wei) 26w/m℃，400℃的密度為(wei) 8.1g/cm3、彈性模數為(wei) 220kn/mm2、導熱係數為(wei) 28w/m℃、以20℃為(wei) 基準的膨脹率為(wei) 9.2*10-6，600℃的密度為(wei) 8.1g/cm3、彈性模數為(wei) 196kn/mm2、導熱係數為(wei) 28w/m℃、以20℃為(wei) 基準的膨脹率為(wei) 10.4*10-6。

通過以上描述可以發現，本發明粉末高速鋼的熱處理工藝，對粉末高速鋼進行了組分調整優(you) 化，並相應的進行了淬火分階處理，並結合真空爐內(nei) 的壓力設置，在滿足粉末高速鋼超高硬度的同時還能兼顧韌性，同時具備高溫穩定性，極大地提高了粉末高速鋼的綜合性能。具備較優(you) 的紅硬性和出色的耐磨性，使用壽命得到顯著提升。通過特定熱處理工藝的設定，五階分段式熱處理及冷卻步驟能保障粉末高速鋼心部應力穩定，工件變形量極小，同時配合多道相交叉深冷與(yu) 回火工藝，滿足工件形態穩定性需求。

以上對本發明的技術方案進行了充分描述，需要說明的是，本發明的具體(ti) 實施方式並不受上述描述的限製，本領域的普通技術人員依據本發明的精神實質在結構、方法或功能等方麵采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發明的保護範圍之內(nei) 。