BG42的试制研究

看热闹的

来刀网很长一段时间了，基本是潜水。自己也尝试过diy。但是手艺不行加上时间有限，连个刀刃也没磨出来。也很关注刀友对各类刀具用钢的评价，似乎是马氏体型高速不锈钢BG42受到的评价最高，最近一段心血来潮，就自己尝试着试制了一下BG42。

试制过程如下：
1 钢的冶炼：选用高纯铁，采用5kg真空感应炉炼钢，bg42的C含量为1.15%，本试验适当降低，控制目标为1.05。其他成分均按照BG42进行控制。
2 锻造：钢锭扒皮，随炉升温到700℃预热，再加热至1200℃保温，锻造成截面4×15mm扁料，锻后随炉冷却。
3 退火：在马弗炉中加热，以200℃/s加热到890℃保温5小时，炉冷到420℃后空冷。
4 热处理：线切割4块小样，800℃预热，再加热到1080℃保温15分钟后油冷，随后在-73℃深冷处理小时，然后分别在400℃、450℃、500℃、550℃回火2小时后空冷。
5 硬度试验：磨试样两表面，要求平行度。随后采用测量洛氏硬度，载荷150kg，每个试样测量3个值，试验结果如下：
回火温度   硬度（HRC）
400           59.6/59.8/59.8
450           60.1/59.1/60.1
500           61.6/62/61.1
550           56.6/56.9/55.7


6 总结：试制的BG42在500℃回火达到最大硬度，回火温度继续升高时硬度下降，因此BG42在400~500℃回火时能满足使用要求；从实验结果看，试制的BG42硬度并不高，可能是由于淬火温度偏低所致；由于钢锭较小，导致锻造比不足，因此也影响了钢材综合性能；初步试验仅仅测试了硬度，还没有开展韧性及耐蚀性能试验。

实验初期没有实物照片，后来想起来对试验过程进行了拍摄，但是由于分数不足无法上传，以后攒足分数再上传。

刀仙袁氏

有使用真空感应炉的条件，羡慕啊！

可否尝试在钢中加入0.5%的稀土元素钇。或者加入2-3%的钨。个人认为，稀土元素可以强烈细化晶粒，提高耐腐蚀能力。同时，稀土元素在冶炼中具有非常强的脱氧、脱硫、去气作用。改善刀具的韧性，耐磨性。而钨可以提高淬透性，增加二次硬化效果。以前一直在考虑，如果在不锈钢中，加入一些钨，会有怎么样的性能呢？

BG42的含碳量做到1.04貌似略低了些，是为了提高韧性么？

另外，楼主的实验数据和我看过的资料相当符合，BG42用二次硬化工艺热处理的时候，在480度左右回火可以达到硬度最大值，韧性和硬度的配合也属于优化配置。

AC米兰

锻造温度1200高了，对钢材性能会造成不良影响。
另外，你用的是二次硬化，所以淬火温度1080可能偏低。用1080淬火，我建议用低温回火，钢材的防锈性会更好。

AC米兰

这个硬度应该可以了。BG42是两次真空冶炼，纯净度会比你一次真空更高。我觉得哈，可以稍微添加一点W和Co，这样硬度应该会更好。

看热闹的

在合金设计上，可以采用的方案确实太多，可添加的元素也有很多选择，这次试验主要是模拟BG42，因此没有考虑其他合金，毕竟设计一个新钢种是个太大的课题。
实验室真空感应炉其实就是化钢，不具备脱硫啥的功能，试验采用的是高纯铁，S、P都在双01左右，过去炼钢经常加稀土，现在似乎很少采用了。。
BG42工业生产采用双真空，冶金质量要求高纯净度。在实验室如果再试我倒是考虑以后可以走一遍电渣，这类钢控制粗大碳化物始终是个关键。。。除了洁净度，锻造也是个技术关键。。。
锻造温度是有点偏高，主要是由于跟钢，同炉的其他钢种加热采用了这个温度。
热处理工艺试验参数变化是少了点。。。

finite

你们俩是研究金属材料的？？

刀仙袁氏

或者，有没有可能进一步提高钢材的纯净度？
前段时间看专业期刊，有篇文章提到，如果较大幅度的提高钢材的纯净度，冶炼出超高纯度的钢材，其性能是可以有比较大的提高的。

至于网状碳化物，恐怕不仅是冶炼过程的问题，还要优化锻造工艺才行。

看热闹的

楼上正确，所以说了，锻造工艺非常重要，有所谓反复锻造，最大程度破坏碳化物。
为什么高速钢领域发展了粉末钢，碳化物尺寸被控制了。
洁净度是随着冶金技术和装备的进步不断改善的。极端条件下还是有招的，这涉及到了性价比的问题。

看见美女噶就抽

我用BG42 做了把小直，钢材是四川地震期间刀友捐献给论坛我幸运拍得的，热处理数据时刀友“730626"在国外网站找的，我按照这个数据做的：
1100摄氏度盐浴油淬(1100摄氏度保持30分钟）  520摄氏度高温回火2次，每次2小时，间隔深冷一次。硬度62.
国外资料上对回火也是有说明的，我用翻译软件翻译的不是很好，但是大概意思是：低温回火增加防锈能力，高温回火增加切割能力。
BG42防锈还行，所以我采用的是高温回火，刀具DIY接触了很多钢材：RWL34、V10、V4E、zdp189等，但是还是觉得BG42比较优秀，只是感觉。
作为DIY的我没有文化，不懂金属理论，不懂外文。都是靠楼主这样的刀友教授很多需要的理论知识。

AC米兰

再做一次电渣的话，理论上效果会好点，但是普通的电渣气体含量控制不好。另外，我用过一些国内的电渣钢，杂质和组织结构说实话控制的一般。倒是有次弄到点正宗的军品9Cr18MoV，那个P，S含量真的可以说是超低了。不清楚是电渣的还是双真空的。
1.05的含碳量不低了。不锈钢添加Co,W有先例，可以添加，但是含量不宜偏高。Co的话，按照VG10,N690的添加比例试试，1.5左右。更高Co含量的不锈钢我印象里也有。W的话，我印象里有个钢的含量到5还是6了。是种高温轴承钢。但这么高含量的W，钢材的组织我不看好。尤其是现在实验室的条件下。至于稀土，有条件可以添加，稀土钢的性能会比普通钢好，但是使用稀土要小心，放射性的问题不好说，毕竟我们是在玩刀，没必要玩命。
这钢的锻造加热温度1150为限，1200应该已经造成钢材的过热。钢材的终锻温度900－950。另外，很重要的一点。锻后强行风冷至600度，随后保温缓冷。此即所谓的锻后余热正火，可以提高钢材的组织结构。
至于淬回火，不锈钢做高温回火会大大降低钢材的防锈性。BG42做刀具，不需要象轴承那样的耐高温性能。低温回火同时韧性也比高回要好。所以我觉得有条件可以测试一下低温回火的性能。做深冷处理前可以先低温回一次火。防止可能的开裂。

看热闹的

前面说了，合金设计可选择的方案太多，这个话题太大，本次只是仿制已有的量产钢种BG42，确实，超越BG42的钢种设计其实很容易实现。。。
电渣不能除气，但仅就气体这一个指标而言，在惰性气体保护条件下，电渣重熔可以有效的控制，不会带来不利影响，其实电渣钢的一个主要优势是大截面尺寸下的均匀性。。
１２００℃肯定是高了，前面说了跟是钢造成的，看来下次得单炉加热了，那样试验成本就上去了，我呜。。。。。。。。

AC米兰兄强调的回火温度确实是一个值得探讨的话题，按说，对于Cr含量到１２以上的不锈钢，回火温度升高到一定温度腐蚀率会急剧上升，这和cr的碳化物析出有关，但这个温度是多少，需要试验结果验证，一般会选择腐蚀率急剧上升前一个温度。
我为什么选择高温回火，是因为从成分上看，这个钢种设计者的思路就是要利用二次硬化效果，否则这么大量Mo的添加就失去了意义，成了无谓的资源浪费。
所以，BG42这个钢种的设计思路肯定是采用高温回火。既然是高温回火，就不得不考虑耐蚀性能，这里就有两种可能，一是根据使用要求，设计者对耐蚀性考虑的不多，或者说设计者1认为１４.５%的Cr对于耐蚀性要求不高的刃具已经足够，毕竟不是在什么腐蚀环境中使用；二是BG４２在二次硬化锋附近耐蚀性并未急剧下降。我本人对这个钢种还不了解，所以也不能确定设计者的原因。

刀仙袁氏

但是高速钢的锻造比是需要严格控制的，起锻温度和终锻温度也相当讲究，特别是小坯件锻造，要求是比较高的。

稀土元素的放射性到不用特别担心，一般来说，锕系元素放射性比较厉害，至于镧系的很多都没有放射性。比如制作强磁铁的钕，制作打火机的火石的镧，都没有放射性的。市面上能买到的钇和铼一般都没有放射性。

不过我最期待的还是加入钨的不锈钢，对于提高强度，耐磨，硬度应该都有很大效果。

AC米兰

能有气体保护那是最好不过了，电渣的成本相对还是比较低的。
哈哈，没仔细看我的回帖。BG42是高温轴承钢，自然需要高温回火。但是做刀具不需要耐高温。低温回火就行，下次实验的话，添加1.5左右的Co试试，理论上比例能更高，但我觉得意义不大，Co太贵。性能也未必上升很明显。W的话还有一个不锈钢含少量，就是那个20CV。0.6左右。可以少量添加看看。

看热闹的

好像可以发图了，试一下

看热闹的

:lol 可以发图了，谢谢版主:handshake
试样


热处理加热炉


深冷处理

武汉浪子

楼主是强人

半条鱼

有资源利用就是方便

czy

有条件当然加钽和锆了，都是很好的添加剂

刀仙袁氏

靠，这么多的马弗炉啊！这种能达到多高的温度啊？

功率多少，能用单相电么？带不带温控啊？