m2al高速钢加工性能如何
1. 粉末高速钢与普通高速钢的性能差异在哪里
因公司转行经营,余下W6、W9、W18高速钢圆棒材料共计1.7吨优惠处理,材质工艺均为正宗国标。一个月有效。
2. M2AL高速钢和6542高速钢
高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢,热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时,硬度仍无明显下降,用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上,而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢,按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
普通高速钢
高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
普通高速钢可满足一般需求。常见的普通高速钢有两种,钨系高速钢和钨钼系高速钢。
钨系高速钢
典型牌号为w18Cr4V,热处理硬度可达63-66HRC,抗弯强度可达3500MPa,可磨性好。
• 钨钼系高速钢
典型牌号为W6Mo5Cr4V2,目前正在取代钨系高速钢,具有碳化物细小分布均匀,耐磨性高,成本低等一系列优点。热处理硬度同上,抗弯强度达4700MPa,韧性及热塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各种工具,例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等,可以满足加工一般工程材料的要求。只是它的脱碳敏感性稍强。
另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V,这是中国近几年发展起来的新品种。强度及热塑性略高于W6Mo5Cr4V2,硬度为HRC63-64,与韧性相配合,容易轧制、锻造,热处理工艺范围宽,脱碳敏感性小,成本更低。这三个牌号的普通高速钢在中国市场的比例分别为:W18Cr4V,16.5%;W6Mo5Cr4V2, 69%;W9Mo3Cr4V,11%。
高性能高速钢
高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性,这是通过改变高速钢的化学成分,提高性能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性,切削温度达摄氏650度时,硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性为普通高速钢的1.5-3倍,适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。
主要品种有4种,分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。
• 高碳系高速钢
牌号为9w18Cr4V,因含碳量高(0.9%),故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时,寿命显著提高,但其抗弯强度为3000MPa,冲击韧性较低,热处理工艺要求严格。
• 高钒系高速钢
牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3),含钒量达3-4%,使耐磨性大大提高,但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。
• 钴高速钢
牌号有W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号M42)。其特点为:含钒量不高(1%),含钴量高(8%),钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内,利用高的基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。热处理硬度可达67-70HRC,但也有采取特殊热处理方法,得到67-68HRC硬度,使其切削性能(特别是间断切削)得到改善,提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具,用于切削难加工材料效果很好,又因其磨削性能好,可制成复杂刀具,国际上用得很普遍。但中国钴资源缺乏,钴高速钢价格昂贵,约为普通高速钢的5-8倍。
• 铝高速钢
牌号为W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入铝(Al)和硅(Si)、铌(Nb)元素,来提高热硬性、耐磨性。适合中国资源情况,价格较低。热处理硬度可达到68HRC,热硬性也不错。但是这种钢易氧化及脱碳,可塑性、可磨性稍差,仍需改进。国际市场上高性能高速钢使用量已经超过普通高速钢25-30%。
粉末冶金高速钢
粉末冶金高速钢及其制品。
近几年来高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢,它的能优于熔炼高速钢。用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水,得到细小高速钢粉末,筛选后为0.4mm以下的颗粒;在真空(0.04Hg)状态下,密闭烧结达到密度65%;再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯,然后锻轧成钢材,这样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题,而它无论截面多大,其碳化物级别均为一级。碳化物晶粒极细,小于0.002mm,而熔炼高速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。
牌号为APM T15的粉末冶金高速钢,它的强度、韧性分别是同化学成分的熔炼高速钢的2倍及2.5倍。尽管含钒量达5%,但由于碳化物晶粒细,可磨性依然很好。高温热硬度也比熔炼高速钢提高0.5-1HRC。
又由于其物理机械性能高度各向同性,淬火变形小。碳化物颗粒均匀分布的表面较大,不易从刀具的切削刃上剥落,小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍,大尺寸刀具提高20-30%。
粉末冶金高速钢具有良好的力学性能,适合制造:间断切削条件下易崩刃的刀具、强度高而切削刃又必须锋利的刀具,如插齿刀、滚刀、铣刀,高压动载荷下使用的刀具。
它的碳化物偏析小,晶粒细,可磨性好,适合制造:大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。这类材料的高温热硬度高,又适合制造难加工材料所用的刀具,确实是面面俱到。
粉末冶金高速钢生产过程较复杂,造价较高。中国钢厂提供的品种较少,市场用量也很少。国际上著名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金高速钢,日本神户制钢所、日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢,供应量也在迅速增长。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头、铣刀、丝锥,NACHI公司制造了滚刀、插齿刀、剃齿刀。有理由相信技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用,为金属加工业带来新的发展。
高速钢的市场定位及发展趋势
高速钢材料按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
自二十世纪初发现高速钢以来,对现代工业发展起到了重要作用。可以说没有高速钢,就没有现代的金属加工业。尽管六十年代起,硬质合金等材料崛起,但是对于制造形状复杂、磨削困难的刀具,如拉刀、剃齿刀、插齿刀等,高速钢始终处于主导地位。特别是要求刀具具备高韧性时,就非高速钢莫属了。
高速钢的主要应用领域是机械和工具制造业,必然要适应这个行业的发展,近几年来机械加工采用了高速度的数控机床,例如加工中心、车削中心等,金属切削速度越来越快,要求刀具必须具有高速使用性能,即热硬性、耐磨性、冲击韧性要好,因此,厂家纷纷研发符合上述要求的高速钢材料。
在机加工费用中,材料约占15-20%,刀具约占25-35%。用户对刀具的选用也越来越趋向合理,即选用性能与价格比好的刀具。
高速钢刀具占主导地位的领域,如精密零件、复杂零件、成形加工零件的市场也越来越大,对可磨性的要求也越来越高。
高速钢-走过一个世纪的钢种,应瞄准特定市场空间,提高自身技术含量,去抗衡其它材料的挑战。
中国牌号 习惯名称 相似ISO牌号 淬、回火硬度HRC 抗弯强度MPa 冲击韧性
MJ/m² 600℃下的硬度HRC
W18Cr4V T1 HS18-0-1 62-65 3430 0.29 50.5
W6Mo5Cr4V2 M2 HS6-5-2 63-66 3500-4000 0.30-0.40 47-48
W6Mo5Cr4V3 M3 HS6-5-3 65-67 3200 0.25 51.7
W9Mo3Cr4V 64-66 4000-4500 0.35-0.40
W6Mo5Cr4V2Co5 HS6-5-2-5 65-66 3000 0.30 54
W10Mo4Cr4V3Co10 HS10-4-3-10 67-69 2350 55.5
W2Mo9Cr4V2Co8 HS2-9-2-8 66-68 2700-3800 0.23-0.35 55
W7Mo4Cr4V2Co5 M41 HS7-4-2-5 66-68 2500-3000 0.23-0.35 54
W12Cr4VCo5 HS12-0-1-5 66-68 3000 0.25 54
W6Mo5Cr4V2Al 501钢 66-69 3000-4100 0.25-0.30 55-56
110W1.5Mo9.5Cr4VCo8 M42 67-69 2650-3730 0.23-0.29 55.2
W10Mo4Cr4VAl 5F6钢 68-69 3010 0.20 54.2
3. 高速钢有何特点
高速钢
1.概述
高速钢又名风钢或锋钢,意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化,并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢,含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素。合金元素总量达10~25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后,在室温下虽有很高的硬度,但当温度高于200℃时,硬度便急剧下降,在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度,完全丧失了切削金属的能力,这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好,弥补了碳素工具钢的致命缺点,可以用来制造切削工具。
高速钢的热处理工艺较为复杂,必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力,降低硬度,使显微组织均匀,便于淬火。退火温度一般为860~880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800~850℃预热(以免引起大的热应力),然后迅速加 热到淬火温度1220~1250℃,后油冷。工厂均采用盐炉加热。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体,影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变,进一步提高硬度和耐磨性,一般要进行2~3次回火,回火温度560℃,每次保温1小时。
(1)生产制造方法:通常采用电炉生产,近来曾采用粉末冶金方法生产高速钢,使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上,提高了使用寿命。
(2)用途:用于制造各种切削工具。如车刀、钴头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。
2.主要生产厂
我国大连钢厂、重庆钢厂、上海钢厂是生产高速钢的主要生产厂。
3.主要进口生产国家
我国主要从日本、俄罗斯、德国、巴西等国进口。
4.种类
有钨系高速钢和钼系高速钢两大类。钨系高速钢有W18Cr4V,钼系高速钢有W6Mo5Cr4V2等。
5.规格和外观质量
规格主要有圆钢和方钢。钢材的表面要加工良好,不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。
高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢,热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时,硬度仍无明显下降,用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上,而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢,按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
普通高速钢
图一: 高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
普通高速钢可满足一般需求。常见的普通高速钢有两种,钨系高速钢和钨钼系高速钢。
钨系高速钢
典型牌号为W18Cr4V,热处理硬度可达63-66HRC,抗弯强度可达3500MPa,可磨性好。
钨钼系高速钢
典型牌号为W6Mo5Cr4V2,目前正在取代钨系高速钢,具有碳化物细小分布均匀,耐磨性高,成本低等一系列优点。热处理硬度同上,抗弯强度达4700MPa,韧性及热塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各种工具,例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等,可以满足加工一般工程材料的要求。只是它的脱碳敏感性稍强。
另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V,这是中国近几年发展起来的新品种。强度及热塑性略高于W6Mo5Cr4V2,硬度为HRC63-64,与韧性相配合,容易轧制、锻造,热处理工艺范围宽,脱碳敏感性小,成本更低。这三个牌号的普通高速钢在中国市场的比例分别为:W18Cr4V,16.5%;W6Mo5Cr4V2,69%;W9Mo3Cr4V,11%。
高性能高速钢
高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性,这是通过改变高速钢的化学成分,提高性能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性,切削温度达摄氏650度时,硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性为普通高速钢的1.5-3倍,适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。
主要品种有4种,分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。
高碳系高速钢
牌号为9w18Cr4V,因含碳量高(0.9%),故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时,寿命显著提高,但其抗弯强度为3000MPa,冲击韧性较低,热处理工艺要求严格。
高钒系高速钢
牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3),含钒量达3-4%,使耐磨性大大提高,但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。
钴高速钢
牌号有W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号M42)。其特点为:含钒量不高(1%),含钴量高(8%),钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内,利用高的基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。热处理硬度可达67-70HRC,但也有采取特殊热处理方法,得到67-68HRC硬度,使其切削性能(特别是间断切削)得到改善,提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具,用于切削难加工材料效果很好,又因其磨削性能好,可制成复杂刀具,国际上用得很普遍。但中国钴资源缺乏,钴高速钢价格昂贵,约为普通高速钢的5-8倍。
铝高速钢
牌号为W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入铝(Al)和硅(Si)、铌(Nb)元素,来提高热硬性、耐磨性。适合中国资源情况,价格较低。热处理硬度可达到68HRC,热硬性也不错。但是这种钢易氧化及脱碳,可塑性、可磨性稍差,仍需改进。国际市场上高性能高速钢使用量已经超过普通高速钢25-30%。
本站注:按照通常的国际标准,只有含钴量在2%以上的高速钢才称为高性能高速钢,代号为HSS-E。其它如铝高速钢等,虽然性能较普通高速钢有所提高,但尚未有证据表明可以达到钴高速钢的同等性能。
粉末冶金高速钢
图二:粉末冶金高速钢及其制品。
近几年来高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢,它的能优于熔炼高速钢。用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水,得到细小高速钢粉末,筛选后为0.4mm以下的颗粒;在真空(0.04Hg)状态下,密闭烧结达到密度65%;再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯,然后锻轧成钢材,这样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题,而它无论截面多大,其碳化物级别均为一级。碳化物晶粒极细,小于0.002mm,而熔炼高速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。
牌号为CPM T15的粉末冶金高速钢,它的强度、韧性分别是同化学成分的熔炼高速钢的2倍及2.5倍。尽管含钒量达5%,但由于碳化物晶粒细,可磨性依然很好。高温热硬度也比熔炼高速钢提高0.5-1HRC。
又由于其物理机械性能高度各向同性,淬火变形小。碳化物颗粒均匀分布的表面较大,不易从刀具的切削刃上剥落,小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍,大尺寸刀具提高20-30%。
粉末冶金高速钢具有良好的力学性能,适合制造:间断切削条件下易崩刃的刀具、强度高而切削刃又必须锋利的刀具,如插齿刀、滚刀、铣刀,高压动载荷下使用的刀具。
它的碳化物偏析小,晶粒细,可磨性好,适合制造:大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。这类材料的高温热硬度高,又适合制造难加工材料所用的刀具,确实是面面俱到。
粉末冶金高速钢生产过程较复杂,造价较高。中国钢厂提供的品种较少,市场用量也很少。国际上著名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金高速钢,日本神户制钢所、日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢,供应量也在迅速增长。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头、铣刀、丝锥,NACHI公司制造了滚刀、插齿刀、剃齿刀。有理由相信技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用,为金属加工业带来新的发展。
4. 高速钢都有哪些性能特点
高速钢又名风钢或锋钢,又称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化,并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢,含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10~25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后,在室温下虽有很高的硬度,但当温度高于200℃时,硬度便急剧下降,在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度,完全丧失了切削金属的能力,这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好,弥补了碳素工具钢的致命缺点,可以用来制造切削工具。
高速钢一般不做抗拉强度检验,而以金相、硬度检验为主。
钨系和钼系高速钢经正确的热处理后,洛氏硬度能达到63以上,钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、翻皮。中心疏松,一般疏松应小于1级。
金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。
1.高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。
2.高速钢中碳化物不均匀度对质量影响最大,冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求,通常情况下应小于3级。
3.用高速钢制造切削工具,除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外,还有一个重要因素是具有红硬性。(红硬性是指刀具在高速切削时,刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。)
一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580~650℃,保温1小时,然后冷却,这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点,如钨系高速钢为1210~1240℃,高钼系高速钢为1180~1210℃。淬火后一般需在540~560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命,可对其表面进行强化处理,如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。
5. 试比较高速钢与硬质合金的性能之主要区别及各自应用场合。
高速钢:是高碳高合金钢,按化学成分可分为钨系、钼系钢,按切削性内能分为普通高速钢、高容性能高速钢。高速钢必须通过热处理强化。在淬火状态下,高速钢中的铁、铬、部分钨与碳形成极硬的碳化物,可以提高钢的耐磨性(硬度可达HRC64--68)。另一部分钨溶于基体,增加钢的红硬性。
高速钢红硬性可以达到650度。
高速钢强度、韧性均好,刃磨后切削刃锋利,质量稳定,一般用来制造小型、形状复杂的刀具。
硬质合金:是微米数量级的难熔高硬度金属碳化物的粉末,用钴、钼、镍等做粘结剂,在高温高压下烧制而成。硬质合金中高温碳化物含量超过高速钢,硬度高(HRC75--80),耐磨性好。
硬质合金红硬性可以达到800-1000度。
硬质合金切削速度比高速钢高4--7倍。切削效率高。
缺点是抗弯强度低,冲击韧性差,脆性大,承受冲击和抗振能力低。
6. 高性能高速钢一般用于什么加工条件
高性能高速钢是在普通高速钢基础上增加>2.50%的V或≥4.50%的Co或0.80~1.20%的Al,同时增加碳而形成的钢种。其常温硬度可达65~70HRC,耐磨性与耐热性有显著的提高,能用于不锈钢、耐热钢和高强度钢的加工。
通项TXCO提供W6Mo5Cr4V2Co5、W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al、CW5Mo6Cr4V3等高性能高速钢。
(1)W6Mo5Cr4V2Co5
W6Mo5Cr4V2Co5,属于含钴5%的高性能高速钢,热处理后硬度HRC65-67,具有优异的高温硬度和较好的韧性配合。由于碳化物细小,具有良好的机械加工性能和热处理响应性,是制造各种形状复杂高硬度刀具的理想材料,广泛用于制造磨制钻头、丝锥、齿轮刀具、冲头冲棒等。
(2)W2Mo9Cr4VCo8
W2Mo9Cr4VCo8是含钴8%的高性能高速钢,主要特性如下:高热处理硬度,高红硬性,良好的耐磨性能,良好的机加工性能,适用于制造拉刀、立铣刀、带锯条、车刀等。
(3)W6Mo5Cr4V2Al
W6Mo5Cr4V2Al属无钴超硬高速钢,热处理后硬度可达HRC66-68。W6Mo5Cr4V2Al在多种刀具上可代替M35甚至M42,使刀具成本明显降低。主要特性如下:高的淬回火硬度和红硬性,良好的机加工性能,良好的耐磨性能。铝高速钢的热处理工艺要求比较严格,如果热处理不当,特别是变形加工后退火不当,容易发生混晶和刀具切削崩刃现象。
(4)CW5Mo6Cr4V3
CW5Mo6Cr4V3属于高钒高速钢,经过特殊的冶炼工艺,使钢中碳化物弥散分布,具有优异的机械加工性能和热处理一致性,均匀细小的VC颗粒保证了材料具有良好耐磨性的同时具有优异的可磨削性,适用于制造高品质丝锥、高耐磨高韧性小规格刀具等。
7. 锋钢锯条和M2高速钢 哪个性能更好 最好有具体参数对比 越详细越好 谢谢
各有所长,具体看用在什么地方。
8. 高速钢的性能特点与用途有哪些
高速钢
是一种具抄有高
硬度
、高
耐磨性
和高
耐热性
的
工具钢
,又称
高速工具钢
或锋钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的
工艺性能
好,
强度
和韧性配合好,因此主要用来制造复杂的
薄刃
和耐冲击的
金属切削刀具
,也可制造高温轴承和冷挤压
模具
等。
9. 高速工具钢的主要性能
工艺性能也是高速钢的重要指标。首先,要有良好的热塑性,以便充分破碎共晶碳化物和加工成形;其次,要有低的退火硬度,以便在生产过程中进行冷成形和切削加工。其他工艺性能如过热不敏感性,脱碳不敏感性,低的淬火变形性,在电阻焊和摩擦焊中与柄部碳钢结合的良好焊接性能等也很重要,尤其是磨削性,对于制造复杂刀具是极其重要的。
保证碳化物充分破碎、细化并均匀分布(见图),历来是高速钢生产工艺和提高质量的关键问题。为此,高速钢应采用低温浇铸工艺,选择良好锭型,并根据钢材规格选用足够大的压缩比。中国自1965年以来采用扁锭生产高速钢,其优点为显著加快钢锭凝固速度,从而改善了钢材的碳化物不均匀度和低倍组织。大尺寸钢材多采用电渣重熔钢锭。锻造开坯、轧制成材的工艺有利于提高质量。高速钢的热加工温度、变形量和退火制度,对钢材的热处理性能,尤其是对淬火后的晶粒度有明显的影响,须严加控制。热加工中如终锻(轧)温度过高,变形量不足或已经过一次淬火,但未经充分退火又进行第二次淬火,会出现特殊闪光的萘状断口(见金属宏观检验),从而显著降低钢的韧性,使刀具脆崩。还采用快锻液压机开坯、精锻机成材的新工艺。
高速钢需通过特殊的热处理才能获得所需的性能。一般淬火温度均接近这种钢的熔化温度,例如高钨钢为1270~1290℃,钨钼钢为1210~1240℃,高钼钢为1180~1210℃,一般采用540~560℃回火三次,以得到二次硬化的最佳效果。对韧性和红硬性有不同要求时,可适当调整淬火温度。
粉末冶金高速钢可保证碳化物细小和均匀分布,对改善高碳高钒高速钢的磨削性、改进热加工性,减少淬火变形以及提供碳化物质量优异的大尺寸钢材确有独特优点;可以生产出合金含量更高和切削能力较大的高速钢。高速钢刀具的真空热处理获得广泛应用;刀具的氧氮化、碳氮氧共渗等表面化学热处理,也正在普遍采用,尤其是化学气相沉积法和物理气相沉积法的发展,可进一步提高刀具的使用寿命。
高速工具钢的淬火温度很高,接近熔点,其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中,使钢具有更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后硬度升高,此为第一次硬化,但淬火温度越高,则回火后的强度和韧性越低。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降在350℃以上温度回火硬度逐渐提高,至520~580℃范围内回火(化学成分不同,回火温度不同)出现第二次硬度高峰,并超过淬火硬度,此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。
高速工具钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外,还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。
钨系高速工具钢主要合金元素是钨,不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小,脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽,但碳化物颗粒粗大,分布均匀性差,影响钢的韧性和塑性。
钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢,脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢,使用性能和工艺性能均较好。
钼系高速工具钢的主要合金元素是钼,不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细,分布均匀、韧性好,但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。 硬度
工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度,如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下,仍能保持高的硬度和良好的红硬性。碳素工具钢和合金工具钢一般在180℃~250℃、高速工具钢在600℃左右的工作温度下,仍能保持较高的硬度。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。
耐磨性
工具钢具有良好的耐磨性,即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下,仍能保持其形状和尺寸不变。
强度和韧性
工具钢具有一定的强度和韧性,使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力,以保证工具的正常使用。
其他性能
由于各种工具的工作条件不同,工具用钢还具有一些其他性能,如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。 工具钢除了具有上述使用性能外,还应具有良好的工艺性能。
⑴ 加工性
工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能,才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。
⑵ 淬火温度宽泛性
工具钢的淬火温度应足够宽,以减少过热的可能性。
⑶ 淬硬性和淬透性
淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关,碳含量越高,则钢的淬硬性越高。
淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。
根据用于制造不同的工具,对这两种性能各有一定的要求。
⑷ 脱碳敏感性
工具表面发生脱碳,将使表面层硬度降低,因此要求工钢的脱碳敏感性低。在相同的加条件下,钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。
⑸ 热处理变形性
工具在热处理时,要求其尺寸和外形稳定。
⑹ 耐削性
对于制造刀具和量具用钢,要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关,特别是钒含量,如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。