高速工具鋼簡介 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、強度高等特點,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鋼號,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,其中標準鋼號9個,非標準鋼號11個。 本系列有如下特點：(1)我國通用型高速鋼包括W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W14Cr4VMnRE、9W18Cr4V、W2Mo9Cr4V2五個鋼號。其中,W18Cr4V在1979年以前產量占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,我國近年來分別研制了9W18Cr4V和W14Cr4VMnRE兩個鋼號,以批量生產。歐美很多工業發達的高速鋼系列已經變鎢系為鎢鉬系及鉬系,并且W6Mo5Cr4V2的產量已超過80%以上。我國自1980年以來,W6Mo5Cr4V2產量猛增,今后有可能以鎢鉬鋼代替鎢鋼。(2)為滿足高溫合金、超高強度鋼、鈦合金等材料的切削加工的需要,并節約貴重金屬鈷,本系列收入了我國自己研制的幾種少鈷及無鈷超硬型高速鋼,如W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl、W12Mo3Cr4V3Co5Si、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V4SiNbAl六個鋼號。這些鋼硬度高、高溫硬度高,耐磨,在加工上述難削材料時表現了優異的切削性能。國外超硬高速鋼多為高鈷型,如美國的M42(8% Co),瑞典的HSP—15(10% Co)。考慮到某些典型的國外鋼號性能優異,使用歷史較長,在用戶中有一定信譽,我們將國內曾試制并經常生產的五個這類鋼號作為非標準鋼號也列入本系列。(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,目前各工業發達在大錠型和高組分方面發展很快,產量也占有一定比例。我國尚處于研制階段,目前只能生產小規格產品。本系列收入兩個粉末高速鋼。 應當指出,目前正研制的W9Mo3Cr4V量通用高速鋼,經較大批量生產試驗,證明該鋼號全面性能均超過W18Cr4V,綜合性能也優于W6Mo5Cr4V2,現正準備進行鑒定,故暫尚未納入系列之內。 近年來國內研制的超硬型高速鋼,一般含釩量較高,雖耐磨,但難于磨削,制造復雜刀具有一定困難,個別鋼號只限于某種加工方式,使用有一定局限性,有待在今后擴大使用過程中進一步改進完善。 普通高速鋼 普通高速鋼可滿足一般需求。常見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 典型牌號為W18Cr4V，熱處理硬度可達63-66HRC，抗彎強度可達3500MPa，可磨性好。 鎢鉬系高速鋼 典型牌號為W6Mo5Cr4V2，目前正在取代鎢系高速鋼，具有碳化物細小分布均勻，耐磨性高，成本低等一系列優點。熱處理硬度同上，抗彎強度達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。 另一牌號的普通高速鋼為W9Mo3Cr4V，這是中國近幾年發展起來的新品種。強度及熱塑性略高于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。這三個牌號的普通高速鋼在中國市場的比例分別為: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，這是通過改變高速鋼的化學成分，提高性能而發展起來的新品種。它具有更高的硬度、熱硬性，切削溫度達攝氏650度時，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，壽命顯著提高，但其抗彎強度為3000MPa，沖擊韌性較低，熱處理工藝要求嚴格。 高釩系高速鋼 牌號有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美國牌號M3)，含釩量達3-4%，使耐磨性大大提高，但隨之帶來的是可磨性變差。高釩系高速鋼的使用及發展還需要依賴于磨削工藝及砂輪技術的發展。 鈷高速鋼 牌號有W2Mo9Cr4VCo8(美國牌號M42)。其特點為：含釩量不高(1%)，含鈷量高(8%)，鈷能促使碳化物在淬火加熱時更多地溶解在基體內，利用高的基體硬度來提高耐磨性。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，可制成復雜刀具，國際上用得很普遍。但中國鈷資源缺乏，鈷高速鋼價格昂貴，約為普通高速鋼的5-8倍。 鋁高速鋼 牌號為W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入鋁(Al)和硅(Si)、鈮(Nb)元素，來提高熱硬性、耐磨性。適合中國資源情況，價格較低。熱處理硬度可達到68HRC，熱硬性也不錯。但是這種鋼易氧化及脫碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改進。國際市場上高性能高速鋼使用量已經超過普通高速鋼25-30%。 　高速鋼是高速工具鋼的簡稱。 高速鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，是特殊鋼中通過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) 又名風鋼或鋒鋼，意思是淬火時即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達10～25%左右。它在高速切削產生高熱情況下(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。而碳素工具鋼經淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當溫度高于200℃時，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態相似的程度，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，彌補了碳素工具鋼的致命缺點，可以用來制造切削工具。 　　高速鋼的熱處理工藝較為復雜，必須經過退火、淬火、回火等一系列過程。退火的目的是消除應力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。退火溫度一般為860～880℃。淬火時由于它的導熱性差一般分兩階段進行。先在800～850℃預熱(以免引起大的熱應力)，然后迅速加 熱到淬火溫度1190～1290℃（不同牌號實際使用時溫度有區別），后油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱，現真空爐使用也相當廣泛。淬火后因內部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒有轉變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉變，進一步提高硬度和耐磨性，一般要進行2～3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時。 　　(1)生產制造方法：通常采用電爐生產，近來曾采用粉末冶金方法生產高速鋼，使碳化物呈極細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、機用鋸條及要求高的模具等。