高速工具鋼
高速工具鋼主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強(qiáng)度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧等。高速工具鋼經(jīng)熱處理后的使用硬度可達(dá)HRC63以上，在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度，而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。退火狀態(tài)的高速工具鋼的主要合金元素有鎢、鉬、鉻、釩，還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。這類(lèi)鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，其主要的組織特征之一是含有大量的碳化物。鑄態(tài)高速工具鋼中的碳化物是共晶碳化物，經(jīng)熱壓力加工后破碎成顆粒狀分布在鋼中，稱(chēng)為一次碳化物；從奧氏體和馬氏體基體中析出的碳化物稱(chēng)為二次碳化物。這些碳化物對(duì)高速工具鋼的性能影響很大，特別是二次碳化物，其對(duì)鋼的奧氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影響。碳化物的數(shù)量、類(lèi)型與鋼的化學(xué)成分有關(guān)，而碳化物的顆粒度和分布則與鋼的變形量有關(guān)。鎢、鉬是高速工具鋼的主要合金元素，對(duì)鋼的二次硬化和其他性能起重要作用。鉻對(duì)鋼的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，對(duì)二次硬化也有一定的作用。釩對(duì)鋼的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。
高速工具鋼的淬火溫度很高，接近熔點(diǎn)，其目的是使合金碳化物更多的溶入基體中，使鋼具有更好的二次硬化能力。高速工具鋼淬火后硬度升高，此為**次硬化，但淬火溫度越高，則回火后的強(qiáng)度和韌性越低。淬火后在350℃以下低溫回火硬度下降在350℃以上溫度回火硬度逐漸提高，至520~580℃范圍內(nèi)回火（化學(xué)成分不同，回火溫度不同）出現(xiàn)**次硬度高峰，并超過(guò)淬火硬度，此為二次硬化。這是高速工具鋼的重要特性。
高速工具鋼除了具有高的硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能外，還具有一定的熱塑性、可磨削性等工藝性能。
鎢系高速工具鋼主要合金元素是鎢，不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過(guò)熱敏感性小，脫碳敏感性小、熱處理和熱加工溫度范圍較寬，但碳化物顆粒粗大，分布均勻性差，影響鋼的韌性和塑性。
鎢鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鎢和鉬。其主要特性是碳化物的顆粒度和分布均優(yōu)于鎢系高速工具鋼，脫碳敏感性和過(guò)熱敏感性低于鉬系高速工具鋼，使用性能和工藝性能均較好。
鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鉬，不含鎢或含少量鎢。其主要特性是碳化物顆粒細(xì)，分布均勻、韌性好，但脫碳敏感性和過(guò)熱敏感性大、熱加工和熱處理范圍窄。
含鉆高速工具鋼是在通用高速工具鋼的基礎(chǔ)上加入一定量的鈷，可顯著提高鋼的硬度、耐磨性和韌性。
粉末高速工具鋼是用粉末冶金方法產(chǎn)生的。首先用霧化法制取低氧高速工具鋼預(yù)合金粉末，然后用冷、熱靜壓機(jī)將粉末壓實(shí)成全致密的鋼坯，再經(jīng)鍛、軋成材。粉末高速工具鋼的碳化物細(xì)小、分布均勻，韌性、可磨削性和尺寸穩(wěn)定性等均很好，可生產(chǎn)用鑄錠法個(gè)可能產(chǎn)生更高合金元素含量的超硬高速工具鋼。粉末高速工具鋼可分為3類(lèi)，**類(lèi)是含鈷高速工具鋼，其特點(diǎn)是具有接近硬質(zhì)合金的硬度，而且還具有良好的可鍛性、可加工性、可磨性和強(qiáng)韌性。**類(lèi)是無(wú)鈷高鎢、鉬、釩超硬高速工具鋼。第三類(lèi)是超級(jí)耐磨高速工具鋼。其硬度不太高，但耐磨性極好，主要用于要求高耐磨并承受沖擊負(fù)荷的工作條件。
高速工具鋼的特性
?。?） 硬度
工具鋼制成工具經(jīng)熱處理后具有足夠高的硬度，如用于金屬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產(chǎn)生高溫的受熱條件下，仍能保持高的硬度和良好的紅硬性。碳素工具鋼和合金工具鋼一般在180℃~250℃、高速工具鋼在600℃左右的工作溫度下，仍能保持較高的硬度。紅硬性對(duì)熱變形模具和高速切削刀具用鋼是非常重要的性能。
（2） 耐磨性
工具鋼具有良好的耐磨性，即抵抗磨損的能力。工具在承受相當(dāng)大的壓力和摩擦力的條件下，仍能保持其形狀和尺寸不變。
（3） 強(qiáng)度和韌性
工具鋼具有一定的強(qiáng)度和韌性，使工具在工作中能夠承受負(fù)荷、沖擊、震動(dòng)和彎曲等復(fù)雜的應(yīng)力，以保證工具的正常使用。
（4） 其他性能
由于各種工具的工作條件不同，工具用鋼還具有一些其他性能，如模具用鋼還應(yīng)具有一定的高溫力學(xué)性能、熱疲勞性、導(dǎo)熱性和耐磨腐蝕性能等。
工具鋼除了具有上述使用性能外，還應(yīng)具有良好的工藝性能。
?。?） 加工性
工具鋼應(yīng)具有良好的熱壓力加工性能和機(jī)械加工性能，才能保證工具的制造和使用。鋼的加工性取決于化學(xué)成分、組織的質(zhì)量。
?。?） 淬火溫度范圍
工具鋼的淬火溫度應(yīng)足夠?qū)?，以減少過(guò)熱的可能性。
?。?） 淬硬性和淬透性
淬硬性是鋼在淬火后所能達(dá)到*高硬度的性能。淬硬性主要與鋼的化學(xué)成分特別是碳含量有關(guān)，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。
淬透性表示鋼在淬火后從表面到內(nèi)部的硬度分布狀況。淬透性的高低與鋼的化學(xué)成分、純潔度、晶粒度有關(guān)。
根據(jù)用于制造不同的工具，對(duì)這兩種性能各有一定的要求。
（4） 脫碳敏感性
工具表面發(fā)生脫碳，將使表面層硬度降低，因此要求工鋼的脫碳敏感性低。在相同的加條件下，鋼的脫碳敏感性取決于其化學(xué)成分。
?。?） 熱處理變形性
工具在熱處理時(shí)，要求其尺寸和外形穩(wěn)定。
?。?） 耐削性
對(duì)很制造刀具和量具用鋼。要求具有良好的磨削性。鋼的磨削性與其化學(xué)成分有關(guān)，特別是釩含量，如果釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于0.50%則磨削性變壞。
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