1. 一种粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,包含以下重量百分比的组分: C:1.5~
1.8%,Mn:0.28 0.38%,Si:0.6 0.75%,Cr:3.8 4.5%,V或者Nb+V:2.8 3.2%,W:5.8 6.5%,Mo:~ ~ ~ ~ ~
4.8 5.5%,Co:7.8 8.5%,Ti:1.8 2.3%,RE:1 3%,S:<0.03%,P:<0.05%,O+N+H:<0.005%,其余~ ~ ~ ~为Fe;其制备方法包括以下步骤:
S1:熔炼母合金:按配比取用原料Fe的纯金属,W、Mo、Co、V、Nb、Cr各自的纯金属或中间合金,以及C‑Fe、Si‑Fe、Mn‑Fe、Ti‑C、RE‑M的中间合金,并对所有原料进行干燥处理;在真空‑5 3度10 10Pa的条件下熔炼母合金;首先在1380 1580℃熔化Fe、W、Mo、Co、V、Nb、Cr中的纯金~ ~属,保温10 15min;其次在1280 1580ºC加入W、Mo、Co、V、Nb、Cr的中间合金以及C‑Fe、Si‑Fe、~ ~Mn‑Fe的中间合金,保温10 15min,搅拌均匀后除渣;再次在1280 1580ºC加入由Ti‑C粉末压~ ~制成的块体料,保温15 35min;然后在1280 1480ºC加入RE‑M的中间合金,保温3 5min,保温~ ~ ~过程一直电磁搅拌;最后真空炉内浇铸出炉,得母合金;
S2:电渣提纯:对S1制备的母合金进行电渣重熔,电渣的渣系为CaF2‑CaO‑Al2O3‑TiO2,含量分别为65 70%、10 15%、10 15%、5 10%;
~ ~ ~ ~
S3:制粉:将S2电渣提纯后的母合金进行制粉,得到合金粉末;
S4:退火压坯:对合金粉末依次进行还原退火和粉末压坯,制备成粉末块体坯料;
S5:烧结:对S4所得粉末块体坯料进行烧结;
S6:热处理:对S5所得烧结后的粉末块体坯料进行分级热处理;
S7:变形:对所述S6所得粉末块体坯料进行锻造和/或挤压、轧制、拉拔处理,得到φ1‑
3mm的丝材;
S8:热处理:对S7所得丝材再次进行分级热处理;
在所述S6和/或S8中,所述分级热处理的工艺如下:(1)预热:以5 10℃/min的升温速度加热至580 620℃,保温时间t=3 5min/cm×d;
~ ~ ~
(2)二次预热:紧接着以5 10℃/min的升温速度加热至840 860℃,保温时间t=2 4min/~ ~ ~cm×d;
(3)淬火保温:紧接着以5 10℃/min的升温速度加热至1170 1260℃,保温时间t=2~ ~ ~
4min/cm×d;
(4)淬火冷却:紧接着,
3 5
当d≥10时,首先以10 10℃/s的降温速度降温至300 500℃,保温时间t=0.1 1.5min/
3 5 ~ ~ ~
cm×d,然后以10 10℃/s的降温速度降温至20 40℃,保温时间t=0.1 1.5min/cm×d;
~ ~ ~
3 5
当10≥d≥5时,以10 10℃/s的降温速度降温至200 400℃,保温时间t=0.1 1.5min/~ ~ ~
3 5
cm×d,然后以10 10℃/s的降温速度降温至20 40℃,保温时间t=0.1 1.5min/cm×d;
~ ~ ~
3 5
当d≤5cm时,以10 10 ℃/s的降温速度降温至20 40℃,保温时间t=0.1 1.5min/cm×~ ~ ~d;
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(5)深冷处理:紧接着以10 10 ℃/s的降温速度降温至‑50 ‑150℃,保温时间t=1~ ~ ~
2min/cm×d;
(6)回火:紧接着以5 10℃/min的升温速度加热至560 570℃,保温时间t=1 3h/cm×d;
~ ~ ~
(7)冷却:紧接着快速冷却至200 300℃,保温时间t=0.3 1h/cm×d,出炉空冷至20 40~ ~ ~℃;
(8)重复(6)和(7)0 1次;
~
其中,d为样品的最大壁厚,单位cm。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S2中,在所述电渣重熔的过程中,采取结晶器出料口加强冷却、侧壁适当保温的手段控制熔池的温度梯度,使凝固方向与熔池的侧壁的夹角的锐角部分区间为0 30°,得到净化后的母合金熔体。
~
3.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S3中,将S2电渣提纯后的母合金转入保护性气氛保护、炉膛内壁镀有保护层的中间炉,然后在中间炉直接制粉,得到所述合金粉末。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S3中,所述制粉的方式为气雾化制粉,采用氩气雾化,氩气纯度99.9%,雾化压力10 30MPa,制备出来的合金粉~末的D50为20 60μm。
~
5.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S3中,所述制粉的方式为水、气联合雾化制粉,采用的气体为氩气,纯度为99.9%,雾化压力10 30MPa,水压8~ ~
50MPa,制备出来的合金粉末的D50为8 20μm。
~
6.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S3中,所述制粉的方式为球磨制粉,制备出来的合金粉末的D50为8 50μm。
~
7.根据权利要求1所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S3中,所述制粉的方式为旋转电离制粉,制备出来的合金粉末的D50为30 70μm。
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8.根据权利要求1至7中任一项所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S4中,所述还原退火的工艺如下:在真空炉内进行,炉内成真空状态或惰性气体保护状态,将粉末平铺在基板上,厚度为5 10mm,多层基板叠加放置,相邻基板间距30 100mm,温度400 680~ ~ ~℃,保温时间60 300min,随炉冷却到室温后取出,过程中检测炉内气氛氧含量,使氧含量小~于10ppm。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的粉末冶金高速钢丝材,其特征在于,在所述S5中,所述烧结的方式为常压保护性气氛烧结:(1)烧结炉内冲入保护性惰性气体,排出氧气,使烧结炉内的氧含量小于1ppm;(2)以6 10℃/min的速度升温至650 850℃,保温时间t=3~ ~ ~
5min/cm×d;(3)以8 10℃/min的速度升温至1180 1260℃,保温时间t=10 30min/cm×d;
~ ~ ~
(4)随炉冷却至室温;
其中,d为样品的最大壁厚,单位cm。