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60CrNi高硬度高韌性工具鋼的研制
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時間：2014-05-27
60CrNi工具用鋼是為了制造出口用各類花色鉗而專門生產(chǎn)的高硬度、高韌性工具用鋼。該類鋼種除在制作各類工具時能滿足刃口的高硬度要求外還能滿足其韌性要求，不至于發(fā)生崩刃、脆斷等現(xiàn)象。
1前言
60CrNi工具用鋼是為了制造出口用各類花色鉗而專門生產(chǎn)的高硬度、高韌性工具用鋼。該類鋼種除在制作各類工具時能滿足刃口的高硬度要求外還能滿足其韌性要求，不至于發(fā)生崩刃、脆斷等現(xiàn)象。
2研制過程
此鋼種白點敏感性強(qiáng)，鋼坯(錠)縱裂傾向性嚴(yán)重。因此，相似該鋼種的生產(chǎn)工藝國內(nèi)廠家一般采用模注。由于江陰興澄鋼鐵有限公司三煉分廠生產(chǎn)該鋼種可以對鋼水進(jìn)行真空精煉，釩水純凈度高，因此經(jīng)論證分析認(rèn)為，通過臺理控制連鑄工藝參數(shù)用連鑄生產(chǎn)該鋼種仍是可行的。同時由于連鑄材可一火成材，生產(chǎn)效率高、成本低、成材率高，所以從連鑄小批量試制成功并逐漸替代了原來的模注生產(chǎn)工藝，采用連鑄工藝生產(chǎn)在國內(nèi)尚屬首家。
2.1試制工藝
40tEAF+40tLF十40tVD—R6cCM連鑄成140方坯一鑄坯緩玲、精整修磨一一軋制小規(guī)格圓棒軋后控制冷卻產(chǎn)品精整修磨檢驗。
2.2精煉工藝
(1)IJF爐精煉：電爐(EBT)出錒后包內(nèi)預(yù)脫氧并臺金化，將成分調(diào)至規(guī)格范圍。包內(nèi)加4430kg合成渣，LF爐全過程吹氬攪拌。為保持LF爐內(nèi)的強(qiáng)還原氣氛增強(qiáng)鋼液的脫氧效果，分批加入SiC粉、FeSi粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，爐時間控制在40—5Omin。
(2)VD真空脫氣：為最大程度地降低鋼中[14]、[O]、[N]等氣體含量，鋼液在高真空下(60Pa以下)處理保持大于15min，破空后繼續(xù)軟吹氬大干gmin，以使夾雜物充分上浮，凈化錒液，從而保證了鋼中[H]≤2×10—6。
2.3連鑄工藝
連鑄是整個工藝過程的關(guān)鍵及難點。該鋼種屬于馬氏體鋼，連鑄工藝參數(shù)控制不當(dāng)，鑄坯表面易產(chǎn)生開裂，因此連鑄時采用以下措施：
(1)中包鋼水控制低過熱度在20℃3O℃，保護(hù)澆注；
(2)按不同的中包溫度拉速控制在0.9—1.1m/min：
(3)二玲段冷卻采用氣霧冷卻；
(4)結(jié)晶器振動采用高頻率小振幅，并減少結(jié)晶器液面的波動使之控制在±2cm，防止鑄坯表面夾渣；
(5)結(jié)晶器保護(hù)渣克分干燥，勤加、少加：
(6)鑄坯下冷床后必須進(jìn)行緩冷。
2.4軋鋼工藝
(1)加熱工藝：60CrNi導(dǎo)熱性差，600℃以下不宜快速加熱，裝料時控制爐尾溫度不大于500℃，緩慢加熱，以防止溫度太高.鑄坯開裂。
(2)含[c]量較高，在高溫下脫碳，必須控制爐溫和爐內(nèi)氣氛，并有足夠的均熱時間
(3)坯料加熱溫度控制在l050℃～1150℃，開軋溫度≥1000℃，終軋溫度≥850℃：
(4)軋制過程不允許穿水冷卻，以免鋼材淬裂。
(5)軋后控制冷卻速度。軋后必須快速過冷床，收集、剪切、打捆堆冷。
3試制關(guān)鍵技術(shù)及結(jié)果分析
3.1試制的關(guān)鍵技術(shù)
3.1.1表面質(zhì)量的控制
本鋼種為中碳c—M鋼，屬白點敏感性及縱裂敏感性較強(qiáng)的鋼種，應(yīng)加強(qiáng)各種人爐材料、中包耐材系統(tǒng)的干燥和烘烤以減少帶人鋼液中的氣體含量。保證在高真空度下的脫氣時間，并要采取措施對連鑄坯進(jìn)行緩冷。有效避免由于鋼液氣體含量高、鑄坯冷卻不當(dāng)造成的鋼材表面開裂。鋼液在喂Al線后要有足夠的軟吹氬時間，進(jìn)一步保證成分的均勻并有良好的脫氣去夾雜條件。鋼坯緩冷后要進(jìn)行精整修磨，在加熱過程中嚴(yán)格控制加熱溫度和加熱速度，防止過燒；軋制過程中，一方面優(yōu)化孔型的設(shè)計，另一方面通過勤換軋槽和軋輥，勤調(diào)整。避免折疊和耳子的產(chǎn)生，從而有效地控制了鋼材的表面質(zhì)量。
3.1.2硬度的控制
此鋼含有中量的c及較高的臺金，軋制規(guī)格又較小，為便于在使用過程中剪切下料，為此采用圓鋼上冷床后快速過鋼，下冷床采用堆冷的方式，有效地控制了圓鋼的硬度。
4結(jié)論
經(jīng)幾十爐的生產(chǎn)實踐表明，連鑄60CrNi工具用圓鋼，產(chǎn)品具有化學(xué)成分均勻穩(wěn)定，表面質(zhì)量好，鋼中夾雜物級別低，低倍組織好.機(jī)械性能指標(biāo)高(高硬度高韌性)的特點.各項性能指標(biāo)均優(yōu)于模注材。
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