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    高速工具钢
    发布者:tebaozql  发布时间:2011-11-08 10:46:10  访问次数:117

    形成原理

      高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性,也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧 等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上,在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度,而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有钨、钼、铬、钒,还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢,其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物,经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中,称为一次碳化物;从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大,特别是二次碳化物,其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关,而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素,对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用,对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用,但降低可磨削性能。

    物理性质

      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。

    应用场合

      高速钢主要用来制造中、高速切削刀具,如车刀、铣刀、铰刀、拉刀、麻花钻等。

    常用高速钢

      高速工具钢是一种高碳高合金工具钢,wC=0.70~1.25%,常加入的合金元素有W、Mo、Cr、V等,W、Mo、V是提高热硬性的主要元素,V可形成高硬度的碳化物,显著提高钢的硬度及耐磨性,Cr可提高淬透性。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V为较常用的高速钢,这三个钢号的产量占目前国内生产和使用的95 %以上。

    热处理

      W18Cr4V钢的最终热处理为高温淬火和多次回火。W18Cr4V钢的淬火温度高达1270~1280℃,淬火冷却后得到马氏体、碳化物和残余奥氏体(20%~30%)。回火采用560℃三次回火,多次回火的主要目的是消除淬火组织中较多的残余奥氏体,使其转变成马氏体;三次回火还能使马氏体中析出更多的碳化物,产生二次硬化,提高热硬性。热处理后高速钢的硬度可达63~65HRC。
      高速钢属于莱氏体钢,铸态组织中有粗大鱼骨状的合金碳化物,这种碳化物硬而脆,若不消除这种碳化物的不均匀性,制成刀具后将出现早期损坏,使刀具易出现“崩刃”,故必须用反复锻打的方法将其击碎,使碳化物细化并均匀分布在基体上。W18Cr4V钢锻造后进行退火,以消除内应力,降低硬度改善切削加工性能,并为淬火做好组织准备。
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