第四章合金钢
第3节合金工具钢
第2讲高碳高合金工具钢
高碳低合金工具钢有短板
温度高于300度的时候，硬度急剧下降
合金工具钢之三高碳高合金工具钢
更高的温度下使用的工具钢怎么办？
解决之道：采用热硬性更好的高碳高合金工具钢
w C =0.70%~2.3%w Me ＞10%
高碳高合金工具钢成分特点
具有优良的淬硬性、回火抗力、红硬性和
耐磨性
红硬性(热硬性):
是指外部受热升温时工具钢仍能维持高硬
度(大于60 HRC) 的功能
性能特点
1高速钢
用于制造高速切削刀具
的钢种
高碳高合金工具钢包括两类(高速钢、高铬钢)高速钢分类(从成分角度)：钨系、钼系、钒系
高速是指切削速度(相对)高
高速钢的成分
高碳和大量的碳化物形成元素
w C=0.70~1.5%w Cr=3.8~4.0%
w W=6.0~19.0%w Mo=0~6.0%
w V=1.0~5.0%
形成碳化物种类
Cr23C6, W2C, Mo2C,
Fe3W3C, Fe3Mo3C,VC
?Cr 提高钢的淬透性，回火抗力，抗氧化，抗脱碳，抗腐蚀能力
?
W 和Mo 提高钢的回火抗力，热硬性?W 2C 、Mo 2C 可以在500℃~600℃产生二次硬化
高速钢的性能
高硬度，高耐磨性，高的红(热)硬性
元素的作用
高速钢锻造工艺
铸造→热轧→(反复)锻造→球化退火
钢锭必须进行锻造(三镦三拔)
目的：
使粗大的(共晶)碳化物(Fe3W3C, Fe3Mo3C) 破碎成小颗粒, 均匀分布
→提高强度，塑性和韧性
高速钢热处理工艺
预先热处理: 球化退火
目的：进一步细化碳化物降低硬度
改善切削加工性能
退火后组织：索氏体+细粒状碳化物
最终热处理淬火+高温回火
冷处理和时效处理
回火后的组织
细针状回火马氏体+ 细颗粒状碳化物+
少量残余奥氏体
常用高速钢典型牌号
W18Cr4V
W6Mo5Cr4V2
时间
温度/℃W18Cr4V 钢的热处理工艺规范图3次高温回火每次1h
目的：减少残余奥氏体提高硬度消除内应力
产生二次硬化
0 100 200 300 400 500 600
回火温度/℃
W18Cr4V 钢的硬度与回火温度的关系
W18Cr4V钢
淬火组织W18Cr4V钢回火组织
隐晶马氏体+细粒状碳化物+残留奥氏体(大量)针状回火马氏体+粒状碳化物+残留奥氏体(少量)
高碳高合金工具钢
2 高铬钢
应用领域：
制造承受重载荷、形状复杂
要求变形小、耐磨性高、红硬性好的模具材料(工作温度<300℃)
高铬钢 冷作模具
应用: 冷拉模, 冷镦模, 冷挤压模等
服役条件
挤压; 摩擦; 冲击; 震动等
常见失效方式
磨损；断裂；疲劳等
性能要求
高硬度，高耐磨；足够的强、韧性
w C = 2.00~2.30% w Cr = 11.50~13.00%
Cr12Cr12 Cr12MoV
高铬钢典型牌号
高铬钢成分特点
高碳高铬
高碳：
1.45%~1.70%
作用：形成碳化物，提高硬度
合金元素：Cr（~12%）、Mo、V
作用：提高淬透性，提高耐磨性，提高回火
抗力，细化晶粒…
高铬钢铸态组织
存在较多共晶碳化物
铸造→热轧→(反复)锻造→球化退火
热轧以后必须要进行：
反复的锻造
目的：破碎共晶碳化物，并使之均匀分布
高铬钢的热处理工艺
预先的热处理：球化退火
最终热处理：淬火+ 回火
高铬钢的组织
回火马氏体+粒状碳化物+少量的残余奥氏体
高铬钢的性能
具有高的耐磨性