全茂高速鋼

中文名稱：高速鋼

其他名稱：高速工具鋼(high speed tool steel)

高速鋼的定義：

    主要用于制作高速切削金屬的刀具的高碳高合金萊氏體工具鋼。

高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼。高速鋼是美國的F.W.泰勒和M.懷特于1898年創制的。高速鋼的工藝性能好，強度和韌性配合好，因此主要用來制造復雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。除用熔煉方法生產的高速鋼外，20世紀60年代以后又出現了粉末冶金高速鋼，它的優點是避免了熔煉法生產所造成的碳化物偏析而引起機械性能降低和熱處理變形。

      高速鋼是一種復雜的鋼種,含碳量一般在0.70～1.65%之間。含合金元素量較多，總量可達10～25%。按所含合金元素不同可分為：①鎢系高速鋼（含鎢 9～18%）；②鎢鉬系高速鋼（含鎢5～12%,含鉬2～6%）；③高鉬系高速鋼（含鎢0～2%,含鉬5～10%）；④釩高速鋼，按含釩量的不同又分一般含釩量（含釩 1～2%)和高含釩量(含釩2.5～5%)的高速鋼；⑤鈷高速鋼（含鈷 5～10%）。按用途不同高速鋼又可分為通用型和特殊用途兩種。①通用型高速鋼：主要用于制造切削硬度HB≤300的金屬材料的切削刀具 (如鉆頭、絲錐、鋸條)和精密刀具（如滾刀、插齒刀、拉刀），常用的鋼號有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。②特殊用途高速鋼:包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼（硬度HRC68～70）,主要用于制造切削難加工金屬（如高溫合金、鈦合金和高強鋼等）的刀具，常用的鋼號有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

W18Cr4V為鎢系高速鋼，具有高的硬度、紅硬性及高溫硬度。其熱處理范圍較寬淬火不易過熱，熱處理過程不易氧化脫碳，磨削加工性能較好。該鋼在500℃及600℃時硬度分別保持在HRC57～58及HRC52～53，對于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能。

 

1    W18Cr4v，常用的鎢系高速鋼的一種，它屬于萊氏體鋼，是高速鋼應用最長久的一種。和其它高速鋼一樣，常被稱為“白鋼”、“鋒鋼”或“風鋼”（空冷即可淬火）。

2 化學成分（GB/T 9943-2008《高速工具鋼》）：

含碳量0.7－－0.8%，含鎢量17.5－－19%，含鉻量3.80－－4.4%，含釩量1.0－－1.4%，含硅量小于0.4%，含錳量小于0.4%，含鉬量小于0.3%。

3 紅硬性：

切削溫度540度時，硬度可保持HRC66

切削溫度600度時，硬度可保持HRC63

4 優點：通用性強，工藝成熟。

5 缺點：碳化物偏析嚴重，熱塑性低，刀具硬度和紅硬性滿足不了加工特硬和特韌材料。合金元素含量多，成本高。

6 切削速度：80米/秒（600攝氏度）。

7 用途：形狀復雜的小型刀具。

 

成分特點

在鋼中，碳主要與鉻、鎢、鉬和釩(碳化物的形成元素)等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及紅硬性。鎢是提高紅硬性的主要元素，它在鋼中形成碳化物。加熱時，一部分碳化物溶入奧氏體，淬火后形成含有大量鎢及其他合金元素、有很高回火穩定性的馬氏體。在回火時，一部分鎢以碳化物的形式彌散析出，造成二次硬化。在加熱時，未溶的碳化物則起到阻止奧氏體晶粒長大的作用.釩能顯著地提高高速鋼的紅硬性、硬度及耐磨性。釩形成的碳化物在加熱時，部分溶入奧氏體，回火時以細小的質點彌散析出，造成二次硬化而提高鋼的紅硬性。鉻在高速鋼中主要是增加其淬透性，同時還能提高鋼的抗氧化脫碳和抗腐蝕能力。鈷也能顯著提高鋼的紅硬性及硬度。

組織結構

W18Cr4V的鑄態組織包括呈骨骼狀的、碳化物片狀與馬氏體或屈氏體相間排列的萊氏體，以及黑色組織(δ偏析)和白色組織(馬氏體和殘余奧氏體)。高速鋼的鑄態組織和化學成分尤其不均勻，而且熱處理也不能改變，因而必須進行壓力加工，將粗大的共晶碳化物打碎，并使其均勻分布，然后再用以制造各種刃具及模具

鍛造工藝

高速鋼加熱時很容易發生過燒，接近此溫度范圍的鍛造很容易出現碎裂，應嚴格控制其加熱溫度。

1）.鍛造溫度范圍

W18Cr4V屬于高合金鋼，其特點是升溫速度慢,鍛造溫度范圍窄。始鍛溫度為1100～1150°C，終鍛溫度為900～950°C。

2）.加熱時間的確定

W18Cr4V鋼的導熱性差，一般需分段加熱。低溫段加熱溫度為800～900°C，加熱時間一般按1mi n/ mm計算。高溫時快速加熱，加熱時間一般按0. 5mi n/ mm計算。加熱時，為了防止過熱或過燒，要嚴格控制上限溫度。同時，爐內的坯料要裝爐適量，還要不停地翻轉，以使其內外溫度均勻。

退火工藝

熱處理工藝前處理是退火，溫度為870~880度，保溫2~3小時，然后800一840度預熱,從1270一1280度分級淬火,分級溫度為580一620,然后再560度進行三次回火,回火時保溫1小時.

W18Cr4V含大量的合金元素:塑性差,導熱性差,在快速加熱時的熱應力使之變形開裂,所以要在加熱到淬火溫度1270一1280度在800一840預熱,對形狀復雜者,還應在500一650增加一次預熱.V,W等主要起提高紅硬性的元素要很高的溫度下才溶解,但過高的溫度又會使晶粒粗大,且W等合金元素都縮小A區,使得共析與共晶溫度提高,因而選擇1270一1280度.采用直接空冷,會析出二次碳化物,從而降低鋼的紅硬性.

淬火后的組織為M十碳化物十殘余A(多達30%)在550一570度回火析出WC等引起二次硬化,A分解,析C,降低合金元素含量,使Ms上升,從而造成二次淬火,一次回火,還有15%的殘余A,二次回火殘余A3%一5%,三次回火,只有1%一2%,最終得回火組織M十碳化物十極少量殘余

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。
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