CN104745787B - 一种能直接冷轧的工具钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种能直接冷轧的工具钢的生产方法，其步骤：铸坯加热并高压水除鳞；粗轧；精轧前的高压水除鳞；精轧；层流冷却；卷取；回火处理；矫直后冷轧。本发明塑韧性优良，并在满足工具钢使用性能的前提下，无需进行球化退火工序，热轧后能直接冷轧，生产周期缩短至少7个小时；由于所生产的工具钢的金相组织经回火后变为碳化物均匀的回火索氏体，能省去冷轧前的球化退火工序；能减少对资源的消耗和环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种工具钢的生产方法，具体地属于一种能直接冷轧的工具钢的生产方法。
背景技术
工具钢具有良好的强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性等性能，主要用于制造各种切削刀具、成形工具和测量工具。当制作刀具、量具时，要求其所用钢带的厚度最薄达到0.01mm，而热轧钢带最薄仅能达到2mm，需经冷轧而实现。
就目前来讲，工具钢中碳含量一般大于0.7%，且其热轧后的组织一般为珠光体或珠光体+块状渗碳体，其虽然强度、硬度高，但塑、韧性较差。为解决塑、韧性较差，并降低热轧工具钢冷轧过程中的轧制负荷，以避免轧制过程中出现开裂、裂纹的问题，人们经研究，在冷轧前要进行球化退火工序，以改变钢中碳化物的形貌和分布，得到铁素体基体上分布着粒状碳化物的球状珠光体。问题虽有所解决，但该球化退火工序时间长，即一般不低于10个小时的处理时间，并且还存在热轧卷在罩式退火炉中退火时，由于钢卷温度分布不均匀，常常导致最终得到的组织不均匀。
经检索，一种免球化退火优质高强冷镦钢的制造方法(公开号：CN102676929A) 对现行控轧控冷工艺进行设定, 控制铸坯加热温度900～1120℃，终轧温度720～850℃，吐丝温度800～860℃，以3～8℃/s冷速冷却至650～800℃后入罩，罩内冷速为0.2～0.7℃/s,得到的组织为细小的片层状珠光体，该文献免球化退火的控制方法为细化组织尺寸，但获得的珠光体中的片状碳化物的塑韧性比粒状碳化物差；一种中碳钢在线球化轧制工艺（CN100999775A）在精轧工艺阶段采用控轧控冷低温轧制工艺，轧制温度控制在680～850℃，截面的变形量为累计减面率50％～80％，在低温轧制后控制冷却速度，使轧制件以3℃/秒～15℃/秒的冷却速度冷却至660～720℃，再经过等温过程，然后轧件自然冷却至室温,获得粒状珠光体组织，但采用该工艺，精轧阶段的轧制负荷较大，不利于板形控制，且由于轧制温度过低，可能造成变形晶粒和未变形晶粒的混晶现象。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种在满足工具钢使用性能的前提下，无需进行球化退火工序，热轧后能直接冷轧，生产周期缩短的能直接冷轧的工具钢的生产方法。
实现上述目的的措施：
一种能直接冷轧的工具钢的生产方法，其步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度控制为1150 ~1250℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞；
4）进行精轧，控制其终轧温度在800~900℃，并控制末机架钢带运行速度在10~20m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为30~50℃/s下，冷却至卷取温度；
6）进行卷取，卷取温度在Ms+30~100℃；
7）进行回火处理，回火温度为550~700℃，控制加热及保温时间在2~3个小时；金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
进一步地，控制回火温度在600~700℃，回火时间为2~2.5小时。
进一步地，控制回火温度在650~700℃，回火时间为2~2.3小时。
本发明主要工艺控制的作用：
本发明之所以在层流冷却阶段将冷却速度控制在30~50℃/s下，冷却至卷取温度Ms+30~100℃，是由于实验发现，其能避免奥氏体转变为层片状珠光体，并在卷取过程中奥氏体在应力诱导作用下发生马氏体转变，残余奥氏体可吸收马氏体转变过程中体积膨胀产生的冲击，避免工具钢开裂。马氏体相变产生的位错和孪晶等缺陷为高温回火时马氏体和残余奥氏体的分解提供能量，有助于碳化物分布均匀。
本发明之所以进行回火处理，并控制回火温度为550~700℃，控制加热及保温时间在2~3个小时，是由于回火使马氏体和残余奥氏体分解，经回复再结晶后形成回火索氏体组织，有利于铁素体的回复及碳化物长大，能进一步降低工具钢强度，提高塑性，使塑韧性优良，并减小冷轧时的变形抗力。此外，回火时间的控制也有利于控制工具钢的脱碳，促进工具钢疲劳寿命的提高。
本发明之所以控制终轧温度在800~900℃，目的在于为获得细小、晶粒内部位错较高的奥氏体晶粒，以促进马氏体在回火过程中更易分解。
本发明与现有技术相比，塑韧性优良，并在满足工具钢使用性能的前提下，无需进行球化退火工序，热轧后能直接冷轧，生产周期缩短至少7个小时；由于所生产的工具钢的金相组织经回火后变为碳化物均匀的回火索氏体，能省去冷轧前的球化退火工序；能减少对资源的消耗和环境的污染。
附图说明
附图为本发明的金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
需要说明的是以下各实施例工具钢并非与其所选的工艺参数取值为对应关系，其在权利要求所限定的范围内可任意取值。
实施例1
本实施例生产的为碳素工具钢T8，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1151℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在803℃，末机架钢带运行速度在10.5m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为35℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为270℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+52℃=322℃；
7）进行回火处理，回火温度为552~557℃，控制加热及保温时间为3个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度550Mpa，硬度172HV，延伸率28%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要14个小时，本实施例回火仅用3个小时，使生产周期缩短了11个小时。
实施例2
本实施例生产的为合金工具钢9SiCr，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1247℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在843~849℃，末机架钢带运行速度在13m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为30℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为230℃；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+32℃=262℃；
7）进行回火处理，回火温度为699℃，控制加热及保温时间为2.2个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度670Mpa，硬度210HV，延伸率25%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要12个小时，本实施例回火仅用2.2个小时，使生产周期缩短了9.8个小时。
实施例3
本实施例生产的为碳素工具钢T9，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1203℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在896~900℃，末机架钢带运行速度在15m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为40℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为235℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+76℃=311℃；
7）进行回火处理，回火温度为616~619℃，控制加热及保温时间为2.5个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度580Mpa，硬度181HV，延伸率23%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要11个小时，本实施例回火仅用2.5个小时，使生产周期缩短了9.5个小时。
实施例4
本实施例生产的为合金工具钢75Cr1，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1240 ~1249℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在872~881℃，末机架钢带运行速度在18m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为35℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为287℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+76℃=363℃；
7）进行回火处理，回火温度为656~661℃，控制加热及保温时间为2.4个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度520Mpa，硬度169HV，延伸率27%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要11个小时，本实施例回火仅用2.4个小时，使生产周期缩短了8.6个小时。
实施例5
本实施例生产的为合金工具钢T10，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1212~1219℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在832~837℃，末机架钢带运行速度在20m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为50℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为200℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+100℃=300℃；
7）进行回火处理，回火温度为686~692℃，控制加热及保温时间为2.2个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度600Mpa，硬度180HV，延伸率29%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要15个小时，本实施例回火仅用2.2个小时，使生产周期缩短了12.8个小时。
实施例6
本实施例生产的为合金工具钢8MnSi，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1179~1186℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在883~892℃，末机架钢带运行速度在15m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为37℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为267℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+63℃=300℃；
7）进行回火处理，回火温度为667~673℃，控制加热及保温时间为2.7个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度551Mpa，硬度168HV，延伸率22%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要12个小时，本实施例回火仅用2个小时，使生产周期缩短了10个小时。
实施例7
本实施例生产的为合金工具钢9Mn2V，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1219~1227℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在816~825℃，末机架钢带运行速度在10m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为30℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为232℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+31℃=263℃；
7）进行回火处理，回火温度为598~607℃，控制加热及保温时间为2.8个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度620Mpa，硬度185HV，延伸率19%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要15个小时，本实施例回火仅用2.8个小时，使生产周期缩短了12.2个小时。
实施例8
本实施例生产的为合金工具钢5CrMo，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1178~1189℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在866~876℃，末机架钢带运行速度在14m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为37℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为340℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+49℃=389℃；
7）进行回火处理，回火温度为637~646℃，控制加热及保温时间为2.7个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度519Mpa，硬度152HV，延伸率29%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要11个小时，本实施例回火仅用2.7个小时，使生产周期缩短了8.3个小时。
实施例9
本实施例生产的为碳素工具钢T8，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1161~1172℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在824~831℃，末机架钢带运行速度在12m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为37℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为270℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+56℃=326℃；
7）进行回火处理，回火温度为689~697℃，控制加热及保温时间为2.1个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度521Mpa，硬度159HV，延伸率30%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要14个小时，本实施例回火仅用2.1个小时，使生产周期缩短了11.9个小时。
实施例10
本实施例生产的为合金工具钢9Mn2V，其生产步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度在1237~1243℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞，使钢板表面的氧化铁皮清除干净；
4）进行精轧，其终轧温度在856~863℃，末机架钢带运行速度在13m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为34℃/s下，冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为232℃ ；
6）进行卷取，卷取温度为Ms+61℃=293℃；
7）进行回火处理，回火温度为641~647℃，控制加热及保温时间为2.4个小时；经回火后，金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度601Mpa，硬度175HV，延伸率22%；生产周期：原生产本钢种球化退火时间需要15个小时，本实施例回火仅用2.4个小时，使生产周期缩短了12.8个小时。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
Claims (3)
1.一种能直接冷轧的工具钢的生产方法，其步骤：
1）对铸坯进行常规加热后，进行粗轧前的高压水除鳞；加热温度控制为1150 ~1250℃；
2）按常规进行粗轧；
3）进行精轧前的高压水除鳞；
4）进行精轧，控制其终轧温度在800~866℃，并控制末机架钢带运行速度在10~20m/s；
5）进行层流冷却，在冷却速度为30~50℃/s下，冷却至卷取温度；
6）进行卷取，卷取温度在Ms+30~100℃；
7）进行回火处理，回火温度为550~700℃，控制加热及保温时间在2~3个小时；金相组织为回火索氏体组织；
8）经矫直后进行常规冷轧。
2.如权利要求1所述的一种能直接冷轧的工具钢的生产方法，其特征在于：控制回火温度为600~700℃，回火时间为2~2.5小时。
3.如权利要求1或2所述的一种能直接冷轧的工具钢的生产方法，其特征在于：控制回火温度在650~700℃，回火时间为2~2.3小时。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170713 Address after: 430083 Qingshan District, Hubei, Wuhan factory before the door No. 2 Patentee after: Wuhan iron and Steel Company Limited Address before: 430080 Wuhan, Hubei Friendship Road, No. 999, Wuchang Patentee before: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp. |
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| TR01 | Transfer of patent right |