高速钢
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简述高速钢的分类
高速钢是一类用于制造高效率切削工具的高性能钢铁材料。
它通常具有以下特性:
- 高硬度:高速钢具有高硬度,可以承受高速切削时的高温和高压。
- 耐磨性:高速钢的耐磨性能很好,可以延长刀具的使用寿命。
- 韧性:高速钢的韧性较好,可以承受切削时的冲击力和压力。
- 耐热性:高速钢具有较好的耐热性,可以在较高温度下工作。
根据高速钢中所含有合金元素的不同,高速钢可以分为以下几种类型:
1. 钨系高速钢:这种高速钢中含有大量钨元素,具有较高的硬度和耐磨性。
2. 钨钼系高速钢:这种高速钢中同时含有钨和钼元素,具有较高的硬度和韧性。
3. 高钼系高速钢:这种高速钢中含有大量钼元素,具有较高的硬度和耐热性。
4. 钴系高速钢:这种高速钢中含有大量钴元素,具有较高的硬度和耐热性,同时也具有较好的韧性。
高速钢的应用领域十分广泛,包括汽车制造、航空航天、电子等领域。
在制造高速切削工具时,高速钢通常被用于制造刀具、钻头、锯片等工具。
普通高速钢的常用牌号摘要:一、普通高速钢简介二、普通高速钢的常用牌号及性能特点1.W18Cr4V(W18)2.W6Mo5Cr4V2(M2)3.W14Cr4VManX三、高速钢的应用领域四、如何选择合适的普通高速钢牌号正文:一、普通高速钢简介普通高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢。
它具有高热硬性,当切削温度高达600℃以上时,硬度仍无明显下降。
因此,用普通高速钢制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上。
普通高速钢主要应用于制造形状复杂、磨削困难的刀具。
二、普通高速钢的常用牌号及性能特点1.W18Cr4V(W18):综合性能好、通用性强、可磨削性强,主要用于制造轻合金、碳素钢、合金钢、普通铸铁的精加工和复杂刀具,如螺纹车刀、钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具、拉刀等。
2.W6Mo5Cr4V2(M2):强度和韧性略高于W18Cr4V,主要用于制造要求热塑性好的刀具和受大冲击载荷的刀具。
3.W14Cr4VManX:切削性能与W18Cr4V相当,热塑性好,适用于制造热轧刀具。
三、高速钢的应用领域高速钢广泛应用于各类切削刀具制造,如铣床、钻床、车床等。
它具有较高的切削速度和耐磨性,可以显著提高生产效率和降低刀具更换频率。
四、如何选择合适的普通高速钢牌号选择普通高速钢牌号时,需根据实际加工材料、切削条件、刀具形状和性能要求进行综合考虑。
例如,对于轻合金、碳素钢、合金钢和普通铸铁的精加工和复杂刀具,可以选择W18Cr4V(W18);而对于要求热塑性好、受大冲击载荷的刀具,可以选择W6Mo5Cr4V2(M2)。
合金钢和高速钢
合金钢和高速钢都是重要的工业材料,它们在不同的应用领域具有不
同的用途。
合金钢是一种钢铁合金,加入了定量的合金元素,如铬、钨、钴、镍、钼、钛等。
这些合金元素的加入可以改善钢的物理特性,提高抗磨损性、
耐腐蚀性和强度等,使得合金钢具有更广泛的应用领域,如汽车制造、机
械制造、航空航天、建筑等。
高速钢是一种含有高浓度碳、钨、钼、钴、铬等合金元素的钢,具有
优异的高温硬度、高强度、高耐磨性和抗冲击性,适用于高速切削和加工
工具的制造。
高速钢用于制造各种切削工具,如铣刀、钻头、锯片、车刀等,广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
总体而言,合金钢和高速钢都是重要的工业材料,具有广泛的应用前景,优化它们的配方和生产工艺对于提高钢铁材料的性能和应用价值具有
重要意义。
hss 钢主要成分-回复
标题:HSS钢的主要成分及应用
一、引言
高速钢(High Speed Steel, HSS)是一种含有较多合金元素的高碳高铬工具钢。
它具有很高的硬度、耐磨性和红硬性,以及良好的强度和韧性,是制造各种切削刀具的重要材料。
二、HSS钢的主要成分
HSS钢的主要成分包括碳、铬、钨、钼、钒、钴等元素。
其中:
1. 碳:提高钢的硬度和耐磨性,但过高的碳含量会降低韧性和塑性。
2. 铬:提高钢的抗氧化性和耐蚀性,增加红硬性。
3. 钨:显著提高钢的红硬性和耐磨性。
4. 钼:提高钢的热强性、抗回火稳定性和红硬性。
5. 钒:提高钢的强度、硬度和耐磨性。
6. 钴:改善钢的红硬性、强度和韧性。
三、HSS钢的种类
根据其主要成分的不同,HSS钢可以分为以下几类:
1. W系高速钢:主要添加钨元素,如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
2. Mo系高速钢:主要添加钼元素,如M2、M35等。
3. Co系高速钢:主要添加钴元素,如M42等。
四、HSS钢的应用
由于其优异的性能,HSS钢被广泛应用于各种切削刀具的制造,如车刀、铣刀、钻头、铰刀、齿轮滚刀等。
此外,它还用于制造冷作模具、量规、丝锥、拉刀、板牙等。
五、结论
综上所述,HSS钢以其独特的化学成分和优良的性能,在机械加工领域发
挥着重要的作用。
然而,随着科技的发展,新型材料层出不穷,对HSS 钢提出了更高的要求。
因此,如何通过调整和优化HSS钢的成分,以满足更高的使用需求,将是未来研究的重要方向。
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,也称为高速工具钢或锋钢,俗称白钢。
以下是一些关于高速钢的详细参数:
1. 硬度:高速钢的硬度非常高,即使在高速切削产生高热情况下(约500℃)也能保持高的硬度,HRC值通常能在60以上。
2. 密度:高速钢的密度大约在8.3-8.7 g/cm³之间。
3. 合金元素:高速钢是一种成分复杂的合金钢,含有钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钴(Co)、钒(V)等碳化物形成元素。
这些元素的总量通常在10~25%左右。
4. 红硬性:高速钢具有优良的红硬性,即在高温下仍能保持硬度和耐磨性,这是其最主要的特性之一。
5. 制造应用:由于其良好的工艺性能和强度韧性的配合,高速钢主要用于制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具,也用于制造高温轴承和冷挤压模具等。
6. 发展:除了传统的熔炼方法生产的高速钢外,20世纪60年代以后还出现了粉末冶金高速钢,这种高速钢避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析,从而提高了机械性能和减少了热处理变形。
高速工具钢1、高速钢的化学成分特点、分类及表示方法1)高速钢的化学成分特点高速钢属于高碳、高合金、莱氏体钢碳:0.7-1.4%合金元素总量:12%-30%莱氏体钢:铸态组织中出现莱氏体2)高速钢分类按使用性能分类普通高速钢: W9、M2 高性能高速钢: M42 、 M2Al按所含主要合金元素分类钨系高速钢:含钨大于9-10%,不含钼或不超过1%钼 W18Cr4V(T1)钼系高速钢:含钼高于8%,不含钨或不超过2%钨 W2Mo9Cr4V2钨钼系高速钢:介于上述两者之间 W6MO5Cr4V23)高速钢表示方法W9: W9Mo3Cr4V 9-3-4-1 W18: W18Cr4V 18-4-1 M2: W6Mo5Cr4V2 6-5-4-2 注意:数字和元素符号同大小2、高速钢中合金元素的作用见课本3、高速钢的铸态室温组织高速钢的铸态组织常常由鱼骨状莱氏体(Ld)、中心黑色的共析体、白亮的马氏体和残余奥氏体组成4、高速钢中的碳化物高速钢中的碳化物种类多,形态各异。
碳化物按实际生成情况分为一次碳化物(直接由液相析出)和二次碳化物(从固体基体中析出)根据合金元素和碳原子的不同百分比,高速钢中存在的碳化物主要为: M6C、MC、 M23C6、M2C、M3C等M6C型碳化物:典型的M6C型碳化物是Fe4W2C。
其中Fe和W可以相互置换,形成Fe3W3C或Fe2W4C。
钢中含有的Cr、Mo、V可溶解在M6C中,Mo、V可置换W;Cr可置换Fe、W,这就使M6C稳定性不同。
如Cr溶入M6C中,使M6C稳定性下降。
M6C的硬度为73.5HRC-77HRC 在扫描电镜下观察,呈白亮色。
存在于铸态、退火态、淬火态和回火态中M23C6型碳化物:典型碳化物是Cr23C6 主要合金元素为Cr和Fe,铁含量可以很高,甚至超过Cr 可溶入一定量的W、Mo和极少的V 其稳定性较差,淬火加热时,全部溶于奥氏体中增加钢的淬透性,存在于退火态中。
高速钢的组织特点
高速钢是一种耐磨损、耐高温、具有较高硬度和强度的合金钢。
它主要用于制造切削工具、模具和轴承等高强度零部件。
高速钢具有特殊的组织特点,下面将对其进行详细介绍。
首先,高速钢的组织主要由马氏体、碳化物、铁素体和氧化物组成。
其中,碳化物是高速钢的主要组成部分,它们分布在钢中的晶界和晶内。
碳化物的分布和形态对高速钢的性能有着重要影响。
同时,高速钢中的氧化物也会对其性能产生不利影响,因为氧化物是高速钢中的缺陷,会降低其强度和韧性。
其次,高速钢的热处理是其组织形成的关键。
高速钢的热处理一般包括淬火、回火和退火等步骤。
淬火是高速钢中的最重要的步骤之一,它能够使钢中的碳化物快速固化,形成马氏体,从而提高钢的硬度和强度。
回火可以降低高速钢的硬度,提高其韧性和强度。
退火则是为了消除高速钢在加工过程中产生的应力,提高其加工性能和稳定性。
最后,高速钢的组织特点还与其化学成分有关。
不同的化学成分会影响高速钢的硬度、韧性和热稳定性等性能。
例如,添加钼、钴等元素可以提高高速钢的硬度和耐热性能,而添加钒、铬等元素则可以提高其韧性和耐磨性能。
总的来说,高速钢的组织特点是多方面的,热处理和化学成分是其组织形成的重要因素。
了解高速钢的组织特点对于制造和应用高速钢具有重要意义,可以为高速钢的优化设计和使用提供有力的支持。
高速钢1. 概述高速钢High Speed Steels又名风钢或锋钢,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。
高速钢的热处理工艺较为复杂,必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。
退火的目的是消除应力,降低硬度,使显微组织均匀,便于淬火。
退火温度一般为860~880℃。
淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。
先在800~850℃预热(以免引起大的热应力),然后迅速加热到淬火温度1190~1290℃(不同牌号实际使用时温度有区别),后油冷或空冷或充气体冷却。
工厂均采用盐炉加热,现真空炉使用也相当广泛。
淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体,影响了高速钢的性能。
为使残余奥氏体转变,进一步提高硬度和耐磨性,一般要进行2~3次回火,回火温度560℃,每次保温1小时。
(1)生产制造方法:通常采用电炉生产,近来曾采用粉末冶金方法生产高速钢,使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上,提高了使用寿命。
(2)用途:用于制造各种切削工具。
如车刀、钴头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。
2. 主要生产厂我国上钢五厂、河冶科技是生产高速钢的主要生产厂。
3. 主要进口生产国家我国主要从日本、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。
4. 种类有钨系高速钢、钼系高速钢和钴系高速钢三大类。
钨系高速钢有W 18 CR 4 V,钼系高速钢有W 6 Mo 5 Cr 4 V 2 ,钴系高速钢有W6Mo 5Cr 4 V 2Co5、W 2 Mo 9 Cr 4 V Co 8等。
高速钢的知识高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢,热处理后具有高热硬性。
当切削温度高达600℃以上时,硬度仍无明显下降,用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上,而得其名。
高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢,按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
普通高速钢图一:高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
普通高速钢可满足一般需求。
常见的普通高速钢有两种,钨系高速钢和钨钼系高速钢。
钨系高速钢典型牌号为w18Cr4V,热处理硬度可达63-66HRC,抗弯强度可达3500MPa,可磨性好。
•钨钼系高速钢典型牌号为W6Mo5Cr4V2,目前正在取代钨系高速钢,具有碳化物细小分布均匀,耐磨性高,成本低等一系列优点。
热处理硬度同上,抗弯强度达4700MPa,韧性及热塑性比w18Cr4V提高50%。
常用于制造各种工具,例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等,可以满足加工一般工程材料的要求。
只是它的脱碳敏感性稍强。
另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V,这是中国近几年发展起来的新品种。
强度及热塑性略高于W6Mo5Cr4V2,硬度为HRC63-64,与韧性相配合,容易轧制、锻造,热处理工艺范围宽,脱碳敏感性小,成本更低。
这三个牌号的普通高速钢在中国市场的比例分别为:W18Cr4V,16.5%;W6Mo5Cr4V2, 69%;W9Mo3Cr4V,11%。
高性能高速钢高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性,这是通过改变高速钢的化学成分,提高性能而发展起来的新品种。
它具有更高的硬度、热硬性,切削温度达摄氏650度时,硬度仍可保持在60HRC以上。
耐用性为普通高速钢的1.5-3倍,适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。
主要品种有4种,分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。
•高碳系高速钢牌号为9w18Cr4V,因含碳量高(0.9%),故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。
高速钢刀具淬火裂纹的原因分析及预防措施来源:数控机床网 作者:数控车床 栏目:行业动态 ∆高速钢属莱氏体钢,含有大量合金元素,冶炼后形成大量一次共晶碳化物和二次碳化物(约占成分总量的18%~22%),这对高速钢刀具的淬火质量及使用寿命有很大影响。
高速钢淬火温度接近熔点,淬火后组织中仍有25%~35%的残余奥氏体,致使高速钢刀具容易产生裂纹和腐蚀。
下面分析影响高速钢刀具淬火裂纹和腐蚀的原因,并提出相应预防措施。
1 高速钢原材料的冶金缺陷高速钢中所含大量碳化物硬而脆,为脆性相。
一次共晶碳化物呈粗大骨骼状(或树枝状)分布于钢基体内。
钢锭经开坯压延和轧制后,合金碳化物虽有一定程度的破碎和细化,但碳化物偏析依然存在,并沿轧制方向呈带状、全网状、半网状或堆积状分布。
碳化物不均匀度随原材料直径或厚度的增加而增加。
共晶碳化物相当稳定,常规热处理很难消除,可导致应力集中而成为淬火裂纹源。
钢中硫、磷等杂质偏析或超标也是导致淬裂的重要原因。
高速钢的导热性和热塑性差、变形抗力大,热加工时易导致金属表层和内层形成微裂纹,最终在淬火时因裂纹扩展而导致材料报废。
大型钢锭在冶炼、轧制或锻造等热加工过程中形成的宏观冶金缺陷如疏松、缩孔、气泡、偏析、白点、树枝状结晶、粗晶、夹杂、内裂、发纹、大颗粒碳化物及非金属夹渣等均易导致淬火时应力集中,当应力大于材料强度极限时便会产生淬火裂纹。
预防措施为:①选用小钢锭开坯轧制各种规格的刀具原材料;②选用二次精炼电渣重熔钢锭,它具有纯度高、杂质少、晶粒细、碳化物小、组织均匀、无宏观冶金缺陷等优点;③对不合格原材料进行改锻,击碎材料中的共晶碳化物,使共晶碳化物不均匀度≤3级;④采取高温分级淬火、再高温回火的预处理工艺,通过精确控温等措施,可有效避免高速钢原材料冶金缺陷引起的淬火裂纹。
2高速钢过热、过烧组织高速钢过热、过烧组织的特点为晶粒显著粗化,合金碳化物出现粘连、角状、拖尾状及沿晶界呈全网状、半网状或连续网状分布;钢组织内部局部熔化出现黑色组织或共晶莱氏体,形成过烧组织,显著降低晶间结合力和钢的强韧性。
引起高速钢过热、过烧组织的主要原因有:淬火加热温度过高,测温和控温仪表失准;盐浴炉淬火加热时,因盐浴表面烟雾导致辐射高温计测温出现误差;变压配电盘磁力开关失灵;刀具加热时离电极太近或埋入炉底沉积物中;原材料存在大量角状碳化物或碳化物不均匀度等级太高等。
高速钢过热、过烧组织极易导致淬火裂纹。
预防措施为:①严格控制原材料质量,共晶碳化物级别应≤3~3.5级;②原材料入库和投产前应作金相检查,确保无宏观冶金缺陷;③刀具淬火加热前用试片校验高温盐浴炉,检查晶粒等级与淬火加热温度的关系是否合理(参见表1);④采用微机控温与测温,测温精度达到±1.5℃。
表1 W6Mo5Cr4V2高速钢碳化物级别与过热淬火加热温度 共晶碳化物不均匀度等级出现过热(晶粒度8#)的淬火温度(±5℃) ≤3 1260℃ 3.5 1250℃ 4.5 1245℃ 7.5 1240℃ 8.5 1230℃ 3 萘状断口萘状断口是高速钢常见的组织缺陷,断口呈鱼鳞状,类似大理石,具有萘的光泽,断口极粗糙,晶粒粗大(可达Ø1mm)。
由于材料脆性大,强韧性低,高温奥氏体化淬火时容易形成淬火裂纹。
在热锻、轧制、压延等热加工时,经1050~1100℃高温奥氏体化,热塑性变形在5%~10%临界变形、精锻温度不当及重复淬火时未经中间退火(或退火不充分)等因素均易形成萘状断口,导致淬火裂纹。
预防措施为:①合理选择精锻温度,严格控制终锻温度(≤1000℃),锻后缓冷;②锻坯淬火前应充分退火;③避免在5%~10%临界变形;④进行超晶粒细化处理等。
采取以上措施可有效抑制高速钢萘状断口的形成,避免产生淬火裂纹。
4机械设计与冷加工不当引起应力集中刀具厚薄不均、因棱角、锐边、尖角、沟槽、孔、凸台等形状突变而产生缺口效应以及冷加工表面粗糙、刀纹较深、存在碰伤及打标记等均可导致高速钢刀具淬火时应力集中,从而诱发淬火裂纹。
如刀具淬火前存在较大冷加工内应力(尤其是磨削内应力)未予消除,在淬火加热和冷却时将形成多种应力叠加,当叠加应力超过材料强度极限时,将产生淬火裂纹和畸变。
预防措施为:①改进刀具设计,使刀具形状合理、厚薄均匀。
厚处可开工艺孔,薄处可增加肋条,变形悬殊处可制成斜坡;②将刀具的棱角、直角、尖角倒圆,孔口处倒角;③冷加工表面光洁度应达到设计要求,防止产生粗大刀纹,用万能笔书写标记;④淬火前通过退火消除冷加工内应力;⑤采用热浴分级淬火、等温淬火等工艺减少组织应力和热应力,避免应力集中。
5淬火内应力与淬火冷却介质高速钢的组织应力、热应力和附加应力均为淬火内应力。
对高速钢进行高温奥氏体化淬火时,过冷奥氏体转变为淬火马氏体,由于前者比容小,后者比容大,钢从收缩状态逆转为膨胀状态,金属内外层相变引起的比容变化不同时性产生的内应力为组织应力。
大型刀具的表面和中心以及厚薄不同处因加热和冷却速度不一致形成温度差,导致体积膨胀与收缩不同而产生的内应力为热应力。
刀具表面和内部组织结构不均匀以及工具内部弹性变形不一致形成的内应力为附加应力。
当以上三种应力之和大于材料的破断抗力时,则形成淬火裂纹。
当淬火冷却介质冷速过大,超过该钢种的临界淬火冷速时,则易形成较大的淬火内应力,导致刀具淬裂。
当淬火冷却介质冷速过小,小于该钢种临界淬火冷速时,则得不到所需组织性能。
获得淬火马氏体转变的最小冷却速度为临界淬火冷却速度。
高速钢淬透性极佳,中小型刀具空冷即可淬硬。
但用硝盐进行等温淬火时,如硝盐含水过量,可能造成淬火冷却速度过大,或当刀具淬火未冷至室温即转入水中清洗,可使大量过冷残余奥氏体在水中高冷速下转变为淬火马氏体,从而产生大的淬火内应力,导致刀具淬裂。
预防措施为:①选用在钢的C曲线拐点处(鼻部)快冷、在鼻部Ms点以下缓冷的淬火介质(如氯化钙饱和水溶液、C∆-1有机淬火剂、聚乙烯醇水溶液、高锰酸钾淬火液等)作为理想淬火冷却介质;②采用热浴(硝盐浴、碱浴等)分级淬火、等温淬火以及淬火前预处理等措施,细化组织,消除冷、热加工应力,可有效预防和避免淬裂和刀具淬火畸变。
6 氢脆高速钢刀具酸洗、电镀时侵入钢中的初生态氢(H)原子转变为氢分子(H2)时将发生膨胀,产生巨大压力,导致在钢的晶界上发生龟裂,称为氢脆。
酸洗是金属氧化物与酸的化学反应,它使金属氧化物变为可溶性盐而脱离金属表层。
淬火高速钢有强烈的酸洗氢脆龟裂倾向。
通常用硫酸或盐酸酸洗刀具时,其化学反应方程式为FeO+H2SO4<====>FeSO4+H2OFeO+HCl<====>FeCl+H2OFe+H2SO4—→FeSO4+H2↑Fe+HCl—→FeCl+H2↑预防措施为:①酸洗时,如产生过量初生态氢原子(H),则需严格控制酸液浓度、温度和酸洗时间;②刀具酸洗和电镀后及时用净水冲洗和中和残酸,并在4小时内进行190~200℃×2~4h的低温时效,使氢气释放,可有效消除氢脆龟裂。
7 冷处理裂纹高速钢刀具经高温奥氏体化,保温后在大于或等于该钢种的临界冷却速度下淬火得到淬火马氏体组织,但尚有部分过冷奥氏体未转变,成为残余奥氏体(A R)(约占25%~35%)。
若再进行-60℃~-160℃的液氮冷处理,则可使残余奥氏体转变为马氏体(M)。
由于残余奥氏体比容小,马氏体比容大,钢件发生膨胀,将产生较大的二次淬火相变组织应力,并与一次淬火应力叠加,当叠加应力大于该钢种的破断抗力,则会产生冷处理二次淬裂。
预防措施为:①冷处理前将淬火刀具用100℃沸水煮30~40分钟,或低温回火1小时。
试验表明,此方法可消除20%~30%的淬火内应力。
由于残余奥氏体稍趋稳定,经冷处理后仍可保留2%~5%。
残余奥氏体既脆又韧,可吸收马氏体的急剧膨胀能量,松驰及缓和相变应力;②冷处理后将刀具放入室温水(或热水)中升温,可消除50%~60%的冷处理二次淬火应力;③采用多次高温回火等措施,促使残余奥氏体转变为马氏体,可有效预防冷处理裂纹。
8 磨削裂纹高速钢磨削裂纹常发生在磨削加工过程中,裂纹细而浅(深度不到1mm),呈辐射网状分布于表面,大多与磨削方向垂直,类似淬火网状裂纹,但形成原因不同。
当磨削速度较高、进给量较大、冷却不良时,可使钢件表层金属温度急剧升高至淬火加热温度,随后冷却即形成金属表层二次淬火,产生二次淬火应力;当材料存在严重的碳化物偏析未予消除,或淬火刀具中存在较多残余奥氏体未被转变,在磨削加工时则易发生应力诱发相变,促使残余奥氏体转变为马氏体,使组织应力增大,并与磨削加工二次淬火应力相叠加,形成二次淬火表层磨削裂纹。
预防措施为:①降低磨削速度和进给量,选用缓和磨削冷却液;②严格原材料入库和投产前检查,控制材料共晶碳化物级别(≤3级),超过3级者应进行改锻;③避免过高奥氏体化淬火加热温度,采用计算机控温,采用热浴分级淬火、等温淬火、多次高温回火等措施降低组织应力、热应力和残余奥氏体数量等,可有效避免磨削裂纹。
9 电火花线切割加工显微裂纹火花放电加工时,被熔化的金属有一部分残留在放电点的电蚀坑周围。
由于电火花加工在油或水中进行,因此脉冲放电结束后熔化金属迅速冷却凝固,因收缩而产生较大拉应力,使原应力场重新分布,形成厚度0.02~0.10mm的熔化变质层。
该变质层为树枝状结晶铸态组织,冷却后形成二次高温淬火硬化层,生成大量极稳定的残余奥氏体。
变质层收缩产生的拉应力与变质层二次高温淬火应力相叠加,在变质层上形成显微裂纹,且随着电火花加工电气参数的加大而加深扩大。
预防措施为:①在电火花线切割加工前应充分消除刀具内应力;②严格控制线切割电气参数;③留足磨削及抛光的加工余量,通过后续加工去除变质层;④通过150~200℃×2~4h油浴消除应力回火,防止电火花加工时产生显微裂纹。
10回火不当引起二次淬火裂纹高速钢刀具具有高温回火二次硬化特性。
第一次马氏体淬火后保留了较多残余奥氏体,高温回火时,在回火冷却过程中残余奥氏体相变为马氏体,若在水中或油中快速冷却,形成二次淬火马氏体时将产生较大淬火内应力;如回火时采用火焰或高频快速加热,表层金属将发生收缩,而内部依然为马氏体组织,因比容大而处于膨胀状态,从而使表层产生较大拉应力,与一次、二次淬火应力叠加,导致因回火不当引起二次硬化淬火裂纹。
刀具表面脱碳会加速裂纹的形成。
预防措施为:①在保护气氛炉、真空电炉和经充分脱氧的盐浴炉中加热刀具,可防止氧化脱碳;②淬火刀具冷却至该钢种Ms点附近时取出转入缓和冷却介质中,宜在硝盐热浴、碱热浴中分级淬火、等温淬火和在理想冷却介质中淬火;③低温(≤100℃)入炉回火,缓慢升温至≥300℃后可随炉升温至所需回火温度,高温回火保温后出炉空冷至室温,在回火缓冷过程中实现残余奥氏体(A R)→马氏体( M)相变,避免水冷、油冷,防止产生较大二次淬火应力。