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什么是高速钢材料

关注:344 发表时间:2019-02-26 20:50:40

      什么是高速钢材料

高速钢(HSS)是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢,俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。

高速钢的工艺性能好,强度和韧性配合好,因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具,也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外,20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢,它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

主要种类

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高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70~1.65%之间。含合金元素量较多,总量可达10~25%。按所含合金元素不同可分为:①钨系高速钢(含钨 9~18%);②钨钼系高速钢(含钨5~12%,含钼2~6%);③高钼系高速钢(含钨0~2%,含钼5~10%);④钒高速钢,按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒 1~2%)和高含钒量(含钒2.5~5%)的高速钢;⑤钴高速钢(含钴 5~10%)。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。①通用型高速钢:主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头丝锥、锯条)和精密刀具(如滚刀插齿刀、拉刀),常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC68~70),主要用于制造切削难加工金属(如高温合金、钛合金和高强钢等)的刀具,常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

通用钢

钢号:W18Cr4V(W18)
硬度HRC:62-65
抗弯强度/GPa:3.0-3.4
冲击韧性/(MJm²):0.18-0.32
600℃时的硬度HRC:48.5
特点:强度较好,可磨性好,可用普通钢玉砂轮磨削,耐热性中等,热塑性差
主要用途:通用性强,广泛用于制造钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具及拉刀等。

高性能钢

钢号:W6Mo5Cr4V2(M2)
硬度HRC:63-66
抗弯强度/GPa:3.5-4.0
冲击韧性/(MJm²):0.30-0.40
600℃时的硬度HRC:47-48
特点:强度高,热塑性好,耐热性、可磨性稍次于W18Cr4V,可用普通钢玉砂轮磨削
主要用途:适用于制作热成形刀具和承受冲击、结构薄弱的刀具
钢号:W14Cr4VMnRE
硬度HRC:64-66
抗弯强度/GPa:约4.0
冲击韧性/(MJm²):约0.31
600℃时的硬度HRC:50.5
主要用途:切削性能与W18Cr4V相当,适于制作热轧刀具。

主要性能

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又名风钢或锋钢,又称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化,并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢,含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10~25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后,在室温下虽有很高的硬度,但当温度高于200℃时,硬度便急剧下降,在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度,完全丧失了切削金属的能力,这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好,弥补了碳素工具钢的致命缺点,可以用来制造切削工具。
高速钢一般不做抗拉强度检验,而以金相、硬度检验为主。
钨系和钼系高速钢经正确的热处理后,洛氏硬度能达到63以上,钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松,一般疏松应小于1级。
金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。
1.高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。
2.高速钢中碳化物不均匀度对质量影响最大,冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求,通常情况下应小于3级。
3.用高速钢制造切削工具,除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外,还有一个重要因素是具有红硬性。(红硬性是指刀具在高速切削时,刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。)
一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580~650℃,保温1小时,然后冷却,这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点,如钨系高速钢为1210~1240℃,高钼系高速钢为1180~1210℃。淬火后一般需在 540~560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命,可对其表面进行强化处理,如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。


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