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高速鋼基本信息:
中文名稱:高速鋼
英文名稱:high speed steel其他名稱:高速工具鋼(high speed tool steel)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(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。
又名風(fēng)鋼或鋒鋼,意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化,并且很鋒利。它是一種成分復(fù)雜的合金鋼,含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)10~25%左右。它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。這就是高速鋼最主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后,在室溫下雖有很高的硬度,但當(dāng)溫度高于200℃時(shí),硬度便急劇下降,在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相似的程度,完全喪失了切削金屬的能力,這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。而高速鋼由于紅硬性好,彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點(diǎn),可以用來(lái)制造切削工具。
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)。
高速鋼用途:用于制造各種切削工具。如車刀、鉆頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等。
物理性能:高速鋼一般不做抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn),而以金相、硬度檢驗(yàn)為主。
鎢系和鉬系高速鋼經(jīng)正確的熱處理后,洛氏硬度能達(dá)到63以上,鈷系高速鋼在65以上。鋼材的酸浸低倍組織不得有肉眼可見(jiàn)的縮孔 、翻皮。中心疏松,一般疏松應(yīng)小于1級(jí)。金相檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括脫碳層、顯微組織和碳化物不均勻度3個(gè)項(xiàng)目。
1.高速鋼不應(yīng)有明顯的脫碳。顯微組織不得有魚(yú)骨狀共晶萊氏體存在。
2.高速鋼中碳化物不均勻度對(duì)質(zhì)量影響最大,冶金和機(jī)械部門(mén)對(duì)碳化物不均勻度的級(jí)別 十分重視。根據(jù)鋼的不同用途可對(duì)碳化物不均勻度提出不同的級(jí)別要求,通常情況下應(yīng)小于3級(jí)。
3.用高速鋼制造切削工具,除因其具有高硬度、高耐磨性和足夠的韌性之外,還有一個(gè)重要因素是具有紅硬性。(紅硬性是指刀具在高速切削時(shí),刀刃在紅熱狀態(tài)下抵抗軟化的能力。)
高速鋼種類:
1:通用高速鋼
鋼號(hào):W18Cr4V(W18)
硬度HRC:62-65
抗彎強(qiáng)度/GPa:3.0-3.4
沖擊韌性/(MJm²):0.18-0.32
600℃時(shí)的高速鋼硬度HRC:48.5
特點(diǎn):強(qiáng)度較好,可磨性好,可用普通鋼玉砂輪磨削,耐熱性中等,熱塑性差
主要用途:通用性強(qiáng),廣泛用于制造鉆頭、鉸刀、絲錐、銑刀、齒輪刀具及拉刀等。
2:高性能高速鋼
鋼號(hào):W6Mo5Cr4V2(M2)
硬度HRC:63-66
抗彎強(qiáng)度/GPa:3.5-4.0
沖擊韌性/(MJm²):0.30-0.40
600℃時(shí)的硬度HRC:47-48
特點(diǎn):強(qiáng)度高,熱塑性好,耐熱性、可磨性稍次于W18Cr4V,可用普通鋼玉砂輪磨削
主要用途:適用于制作熱成形刀具和承受沖擊、結(jié)構(gòu)薄弱的刀具
鋼號(hào):W14Cr4VMnRE
硬度HRC:64-66
抗彎強(qiáng)度/GPa:約4.0
沖擊韌性/(MJm²):約0.31
600℃時(shí)的硬度HRC:50.5
特點(diǎn):強(qiáng)度高,熱塑性好,耐熱性、可磨性稍次于W18Cr4V,可用普通鋼玉砂輪磨削
主要用途:切削性能與W18Cr4V相當(dāng),適于制作熱軋刀具。
高速鋼規(guī)格和外觀質(zhì)量:
規(guī)格主要有圓鋼和方鋼、板材。鋼材的表面要加工良好,不得有肉眼可見(jiàn)的裂紋、折疊、結(jié)疤和發(fā)紋。冷拔鋼材表面應(yīng)潔凈、光滑、無(wú)夾雜和氧化皮等。