全茂高速鋼

中文名稱(chēng)：高速鋼

其他名稱(chēng)：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(chēng)高速工具鋼或鋒鋼。高速鋼是美國(guó)的F.W.泰勒和M.懷特于1898年創(chuàng)制的。高速鋼的工藝性能好，強(qiáng)度和韌性配合好，因此主要用來(lái)制造復(fù)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(chǎn)的高速鋼外，20世紀(jì)60年代以后又出現(xiàn)了粉末冶金高速鋼，它的優(yōu)點(diǎn)是避免了熔煉法生產(chǎn)所造成的碳化物偏析而引起機(jī)械性能降低和熱處理變形。

      高速鋼是一種復(fù)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(dá)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(hào)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(qiáng)鋼等）的刀具，常用的鋼號(hào)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(guò)熱，熱處理過(guò)程不易氧化脫碳，磨削加工性能較好。該鋼在500℃及600℃時(shí)硬度分別保持在HRC57～58及HRC52～53，對(duì)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(yīng)用最長(zhǎng)久的一種。和其它高速鋼一樣，常被稱(chēng)為“白鋼”、“鋒鋼”或“風(fēng)鋼”（空冷即可淬火）。

2  化學(xué)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(shí)，硬度可保持HRC66

切削溫度600度時(shí)，硬度可保持HRC63

4  優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，工藝成熟。

5  缺點(diǎn)：碳化物偏析嚴(yán)重，熱塑性低，刀具硬度和紅硬性滿(mǎn)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(fù)雜的小型刀具。

 

成分特點(diǎn)

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(shí)，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(wěn)定性的馬氏體。在回火時(shí)，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(shí)，未溶的碳化物則起到阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)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(shí)，部分溶入奧氏體，回火時(shí)以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)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(shí)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(jié)構(gòu)

W18Cr4V的鑄態(tài)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(tài)組織和化學(xué)成分尤其不均勻，而且熱處理也不能改變，因而必須進(jìn)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(shí)很容易發(fā)生過(guò)燒，接近此溫度范圍的鍛造很容易出現(xiàn)碎裂，應(yīng)嚴(yán)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(diǎn)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(shí)間的確定

W18Cr4V鋼的導(dǎo)熱性差，一般需分段加熱。低溫段加熱溫度為800～900°C，加熱時(shí)間一般按1mi n/ mm計(jì)算。高溫時(shí)快速加熱，加熱時(shí)間一般按0. 5mi n/ mm計(jì)算。加熱時(shí)，為了防止過(guò)熱或過(guò)燒，要嚴(yán)格控制上限溫度。同時(shí)，爐內(nèi)的坯料要裝爐適量，還要不停地翻轉(zhuǎn)，以使其內(nèi)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(shí)，然后800一840度預(yù)熱，從1270一1280度分級(jí)淬火，分級(jí)溫度為580一620，然后再560度進(jìn)行三次回火，回火時(shí)保溫1小時(shí).

W18Cr4V含大量的合金元素:塑性差，導(dǎo)熱性差，在快速加熱時(shí)的熱應(yīng)力使之變形開(kāi)裂，所以要在加熱到淬火溫度1270一1280度在800一840預(yù)熱，對(duì)形狀復(fù)雜者，還應(yīng)在500一650增加一次預(yù)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(guò)高的溫度又會(huì)使晶粒粗大，且W等合金元素都縮小A區(qū)，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(huì)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(dá)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(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)。
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