高速工具鋼簡(jiǎn)介 高速工具鋼用于制造率切削刀具,如銑刀、絞刀、拉刀、插齒刀及鉆頭等。要求在較高溫度(≤600℃)下能保持良好的切削性能。由于高速鋼具有高溫硬度高、耐磨性好、強(qiáng)度高等特點(diǎn),也用作冷作模具、高溫彈簧及高溫軸承等。 本系列共收入二十個(gè)鋼號(hào),大致可分為通用型、高碳高釩型、一般含鈷型、高釩含鈷型及超硬型五大類,其中標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)9個(gè),非標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)11個(gè)。 本系列有如下特點(diǎn)：(1)我國(guó)通用型高速鋼包括W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W14Cr4VMnRE、9W18Cr4V、W2Mo9Cr4V2五個(gè)鋼號(hào)。其中,W18Cr4V在1979年以前產(chǎn)量占90%以上,采用扁錠后,其碳化物不均勻度有明顯改善。為提高W18Cr4V的使用性能和改善W系通用高速鋼的高溫塑性,我國(guó)近年來(lái)分別研制了9W18Cr4V和W14Cr4VMnRE兩個(gè)鋼號(hào),以批量生產(chǎn)。歐美很多工業(yè)發(fā)達(dá)的高速鋼系列已經(jīng)變鎢系為鎢鉬系及鉬系,并且W6Mo5Cr4V2的產(chǎn)量已超過(guò)80%以上。我國(guó)自1980年以來(lái),W6Mo5Cr4V2產(chǎn)量猛增,今后有可能以鎢鉬鋼代替鎢鋼。(2)為滿足高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、鈦合金等材料的切削加工的需要,并節(jié)約貴重金屬鈷,本系列收入了我國(guó)自己研制的幾種少鈷及無(wú)鈷超硬型高速鋼,如W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl、W12Mo3Cr4V3Co5Si、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V4SiNbAl六個(gè)鋼號(hào)。這些鋼硬度高、高溫硬度高,耐磨,在加工上述難削材料時(shí)表現(xiàn)了優(yōu)異的切削性能。國(guó)外超硬高速鋼多為高鈷型,如美國(guó)的M42(8% Co),瑞典的HSP—15(10% Co)?？紤]到某些典型的國(guó)外鋼號(hào)性能優(yōu)異,使用歷史較長(zhǎng),在用戶中有一定信譽(yù),我們將國(guó)內(nèi)曾試制并經(jīng)常生產(chǎn)的五個(gè)這類鋼號(hào)作為非標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)也列入本系列。(3)在新工藝方面,粉末高速鋼在合金成分上可以不受通常冶煉高速鋼的限制,而且能顯著地改善碳化物不均勻度,目前各工業(yè)發(fā)達(dá)在大錠型和高組分方面發(fā)展很快,產(chǎn)量也占有一定比例。我國(guó)尚處于研制階段,目前只能生產(chǎn)小規(guī)格產(chǎn)品。本系列收入兩個(gè)粉末高速鋼。 應(yīng)當(dāng)指出,目前正研制的W9Mo3Cr4V量通用高速鋼,經(jīng)較大批量生產(chǎn)試驗(yàn),證明該鋼號(hào)全面性能均超過(guò)W18Cr4V,綜合性能也優(yōu)于W6Mo5Cr4V2,現(xiàn)正準(zhǔn)備進(jìn)行鑒定,故暫尚未納入系列之內(nèi)。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)研制的超硬型高速鋼,一般含釩量較高,雖耐磨,但難于磨削,制造復(fù)雜刀具有一定困難,個(gè)別鋼號(hào)只限于某種加工方式,使用有一定局限性,有待在今后擴(kuò)大使用過(guò)程中進(jìn)一步改進(jìn)完善。 普通高速鋼 普通高速鋼可滿足一般需求。常見(jiàn)的普通高速鋼有兩種，鎢系高速鋼和鎢鉬系高速鋼。 鎢系高速鋼 典型牌號(hào)為W18Cr4V，熱處理硬度可達(dá)63-66HRC，抗彎強(qiáng)度可達(dá)3500MPa，可磨性好。 鎢鉬系高速鋼 典型牌號(hào)為W6Mo5Cr4V2，目前正在取代鎢系高速鋼，具有碳化物細(xì)小分布均勻，耐磨性高，成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。熱處理硬度同上，抗彎強(qiáng)度達(dá)4700MPa，韌性及熱塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各種工具，例如鉆頭、絲錐、銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等，可以滿足加工一般工程材料的要求。只是它的脫碳敏感性稍強(qiáng)。 另一牌號(hào)的普通高速鋼為W9Mo3Cr4V，這是中國(guó)近幾年發(fā)展起來(lái)的新品種。強(qiáng)度及熱塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度為HRC63-64，與韌性相配合，容易軋制、鍛造，熱處理工藝范圍寬，脫碳敏感性小，成本更低。這三個(gè)牌號(hào)的普通高速鋼在中國(guó)市場(chǎng)的比例分別為:W18Cr4V，16.5%；W6Mo5Cr4V2，69%;W9Mo3Cr4V，11%。 高性能高速鋼 高性能高速鋼具有更好的硬度和熱硬性，這是通過(guò)改變高速鋼的化學(xué)成分，提高性能而發(fā)展起來(lái)的新品種。它具有更高的硬度、熱硬性，切削溫度達(dá)攝氏650度時(shí)，硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性為普通高速鋼的1.5-3倍，適用于制造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強(qiáng)度鋼等難加工材料的刀具。 主要品種有4種，分別為高碳系高速鋼、高釩系高速鋼、含鈷系高速鋼和鋁高速鋼。 高碳系高速鋼 牌號(hào)為9w18Cr4V，因含碳量高(0.9%)，故硬度、耐磨性及熱硬性都比較好。用其制造的刀具在切削不銹鋼、耐熱合金等難加工材料時(shí)，壽命顯著提高，但其抗彎強(qiáng)度為3000MPa，沖擊韌性較低，熱處理工藝要求嚴(yán)格。 高釩系高速鋼 牌號(hào)有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美國(guó)牌號(hào)M3)，含釩量達(dá)3-4%，使耐磨性大大提高，但隨之帶來(lái)的是可磨性變差。高釩系高速鋼的使用及發(fā)展還需要依賴于磨削工藝及砂輪技術(shù)的發(fā)展。 鈷高速鋼 牌號(hào)有W2Mo9Cr4VCo8(美國(guó)牌號(hào)M42)。其特點(diǎn)為：含釩量不高(1%)，含鈷量高(8%)，鈷能促使碳化物在淬火加熱時(shí)更多地溶解在基體內(nèi)，利用高的基體硬度來(lái)提高耐磨性。這種高速鋼硬度、熱硬性、耐磨性及可磨性都很好。熱處理硬度可達(dá)67-70HRC，但也有采取特殊熱處理方法，得到67-68HRC硬度，使其切削性能(特別是間斷切削)得到改善，提高沖擊韌性。鈷高速鋼可制成各種刀具，用于切削難加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制成復(fù)雜刀具，國(guó)際上用得很普遍。但中國(guó)鈷資源缺乏，鈷高速鋼價(jià)格昂貴，約為普通高速鋼的5-8倍。 鋁高速鋼 牌號(hào)為W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入鋁(Al)和硅(Si)、鈮(Nb)元素，來(lái)提高熱硬性、耐磨性。適合中國(guó)資源情況，價(jià)格較低。熱處理硬度可達(dá)到68HRC，熱硬性也不錯(cuò)。但是這種鋼易氧化及脫碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改進(jìn)。國(guó)際市場(chǎng)上高性能高速鋼使用量已經(jīng)超過(guò)普通高速鋼25-30%。 　高速鋼是高速工具鋼的簡(jiǎn)稱。 高速鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，是特殊鋼中通過(guò)特殊熱處理粉末冶金高速鋼可以獲得極高硬度(HRC 63~70),，而且在550~600℃仍可保持高硬度(HRC 60以上)和高耐磨性的耐熱耐磨鋼類，其主要用途為制造各種機(jī)床的切削工具, 也部分用于高載荷模具, 航空高溫軸承及特殊耐熱耐磨零部件等。 　高速鋼(High Speed Steels) 又名風(fēng)鋼或鋒鋼，意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復(fù)雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)10～25%左右。它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。這就是高速鋼主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相似的程度，完全喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。而高速鋼由于紅硬性好，彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點(diǎn)，可以用來(lái)制造切削工具。 　　高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜，必須經(jīng)過(guò)退火、淬火、回火等一系列過(guò)程。退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。退火溫度一般為860～880℃。淬火時(shí)由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。先在800～850℃預(yù)熱(以免引起大的熱應(yīng)力)，然后迅速加 熱到淬火溫度1190～1290℃（不同牌號(hào)實(shí)際使用時(shí)溫度有區(qū)別），后油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱，現(xiàn)真空爐使用也相當(dāng)廣泛。淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒(méi)有轉(zhuǎn)變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高硬度和耐磨性，一般要進(jìn)行2～3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時(shí)。 　　(1)生產(chǎn)制造方法：通常采用電爐生產(chǎn)，近來(lái)曾采用粉末冶金方法生產(chǎn)高速鋼，使碳化物呈極細(xì)小的顆粒均勻地分布在基體上，提高了使用壽命。 　　(2)用途：用于制造各種切削工具。如車刀、鉆頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等。