高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途
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合金工具钢的分类
合金工具钢根据化学成分、用途和工艺性能等因素可以进行不同的分类。
下面是一些常见的合金工具钢分类:
1. 碳工具钢:主要是由碳作为合金元素,含有较高的碳含量,一般在0.60%至1.50%之间。
碳工具钢具有较高的硬度和强度,适用于制造切削工具、冲模和冷模等。
2. 高速工具钢:主要含有较高的碳和钨、钼、钴等合金元素。
高速工具钢具有优异的耐高温、耐磨损性能,适用于制造高速切削工具,如铣刀、麻花钻等。
3. 高硬度合金工具钢:主要含有较高的碳、铬和钼等合金元素。
高硬度合金工具钢具有较高的硬度和耐热性能,适用于制造切削刃和热作模具等。
4. 高温合金工具钢:主要含有较高的铼、钼、钨等合金元素。
高温合金工具钢具有较高的抗高温强度和耐热性能,适用于制造耐高温切削工具和模具等。
5. 不锈钢工具钢:由于不锈钢添加了铬元素,具有良好的耐腐蚀性能,适用于制造一些特殊用途的工具,如医疗器械、食品加工工具等。
需要注意的是,以上仅是合金工具钢的一些常见分类,实际上根据具体的需求和应用场景,合金工具钢可以有更多的分类方式。
高速钢用途
高速钢是一种具有高硬度、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。
在汽车、航空航天、机械制造等行业中,高速钢被广泛应用于制造各种刀具,如钻头、铣刀、车刀、拉刀等。
这些刀具需要具备高硬度、高耐磨性和高耐热性,以满足高速加工的需求。
高速钢还被用于制造模具,如冷冲模、挤压模、压铸模等。
这些模具需要具备高硬度、高耐磨性和高耐热性,以保证产品的精度和质量。
此外,高速钢还可以用于制造一些特殊的零部件,如高温轴承、高速齿轮、涡轮机叶片等。
这些零部件需要具备良好的耐磨性和耐热性,以保证设备的正常运行。
总之,高速钢是一种高性能的工具钢,具有广泛的用途。
它的高硬度、高耐磨性和高耐热性使其成为制造各种高质量工具和零部件的理想材料。
随着工业的不断发展和技术的不断进步,高速钢的应用领域还将不断扩大。
高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途W18Cr4V钢是W系高速工具钢。
该钢具有高强度、高抗压性、高热稳定性和高硬度及高温硬度,该钢的热硬性很高,耐磨性较好,耐回火性好,淬硬深度大,承载能力居各种模具钢之首。
但韧性、可加工性和导热性较差,淬火不变形性中等。
该钢成本高、制造工艺不佳,热处理工艺复杂、淬火、回火以后的零件变形难以控制。
但在使用中发现该钢脆性较大,易产生崩刃现象,其主要原因是碳化物不均匀性较大。
高速钢锻造以后必须经过球化退火,有利于切削加工。
返修工件在第二次淬火前也要进行球化退火。
否则,第二次淬火加热时,晶粒将过分长大而使工件变脆。
冷压毛坯软化处理工艺,采用上限温度加热,分段等温,再附加等温回火过程。
高速钢在淬火时要进行两次预热,原因在于高速钢中含有大量合金元素,导热性较差,以免引起工件变形或开裂,特别是大型复杂工件则更为突出。
通过事先预热,可缩短在高温处理停留的时间,减少氧化脱碳及过热的危险性。
高速钢的淬火工艺比较特殊,即经过两次预热、高温淬火,然后再进行三次高温回火。
生产中必须严格控制淬火加热及回火温度,淬火、回火保温时间,淬火、回火冷却方法。
如果控制不当,易产生过热、过烧、萘状断口、硬度不足及变形开裂等缺陷。
油韧性处理可提高该钢的塑性。
第一次预热可烘干工件上的水分,第二次预热可使索氏体向奥氏体的转变在较低温度内发生。
高速钢中含有大量难溶的合金碳化物,淬火加热时,温度必须足够高,才可使合金碳化物溶解到奥氏体中,淬火之后马氏体中合金元素的含量才足够高,钢才会具有高的热硬性。
对高速钢热硬性影响最大的合金元素是W、Mo及V,只有在1000℃以上时,其溶解量才急剧增加。
当温度≥1300℃时,各元素的溶解量虽然还有增加,但奥氏体晶粒则急剧长大,甚至在晶界处发生熔化现象,致使钢的强度、韧性下降。
对高速钢来说,合适的晶粒度为9.5~10.5级。
淬火温度对该钢的性能影响较大,淬火温度上升,则耐磨性、抗压性、热稳定性提高,钢的韧性随温度的下降而增高。
目前国内最常用的工具钢型号工具钢是一类用于制造各种工具的特殊钢材。
它具有高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐蚀性等优点,被广泛应用于制造切削工具、冲压模具、测量工具、装配工具等各种工具中。
在国内,有许多不同的工具钢型号被广泛使用,下面将介绍几种目前国内最常用的工具钢型号。
1. Cr12MoVCr12MoV是一种具有优良切削性、高硬度和良好的耐磨性的高碳高铬不锈工具钢。
它具有很好的冷热工作硬化能力和高耐磨性,适用于制造各种冷冲模具、热冲模具、冷切削模具等工具。
Cr12MoV工具钢具有较高的耐磨性和硬度,能够适应高负荷和高强度工作环境。
2. 9CrWMn9CrWMn是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高韧性的工具钢。
它具有良好的耐蚀性和切削性能,适用于制造冷切削刀具、弯刀、冲头等工具。
9CrWMn工具钢具有较好的切削性能和耐磨性,能够在高速切削和高负荷切削中保持稳定的性能。
3. 4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1是一种具有优异的耐磨性、高硬度和高温强度的冷作模具钢。
它具有良好的耐热性和耐蚀性,适用于制造冷压模具、热压模具、挤压模具等工具。
4Cr5MoSiV1工具钢具有较高的硬度和热稳定性,能够在高温和高压力环境下保持稳定的性能。
4. 5CrMnMo5CrMnMo是一种具有高硬度、高韧性和高耐磨性的热作模具钢。
它具有良好的热稳定性和耐蚀性,适用于制造热切削刀具、热冲模具、热冲压模具等工具。
5CrMnMo工具钢具有较高的强度和耐磨性,能够在高温和高压力环境下保持稳定的性能。
5. 3Cr2W8V3Cr2W8V是一种具有高硬度、高强度和高耐磨性的冷作模具钢。
它具有良好的耐热性和耐蚀性,适用于制造冷压模具、冲头、冷切削刀具等工具。
3Cr2W8V 工具钢具有较高的硬度和切削性能,能够在冷切削和冲压中保持稳定的性能。
以上是目前国内最常用的几种工具钢型号,它们具有不同的优点和适用范围,能够满足各种不同工具的制造需求。
各类钢铁的性能与适用范围钢铁是人类工业发展历史上不可缺少的材料之一,其性能与适用范围与制造工艺密切相关。
钢铁品种繁多,不同种类的钢铁具有不同的物理和化学性质,适用于不同的领域和工艺。
一、低碳钢低碳钢一般含碳量在0.04%以下,具有良好的可焊性、可塑性、可锻性和可切削性。
广泛应用于制造汽车、电器、农用机械等常规工业产品。
低碳钢的缺点是强度和耐蚀性较低,不适用于抗弯曲或耐高温腐蚀环境。
二、中碳钢中碳钢含碳量在0.25%~0.6%之间,具有较高的强度和硬度,适用于制造高强度的机械部件和车轮、机床等。
中碳钢不适用于制造焊接和锻造的产品,也不适合在容易腐蚀的环境中使用。
三、高碳钢高碳钢含碳量在0.6%~1.5%之间,具有非常高的硬度和耐磨性,适用于制造刀具、弹簧、轴承等高强度和高密度的零件。
但由于高碳钢比较脆性,不适用于锻造和冷锻加工,需要热处理来改善其韧性和塑性。
四、合金钢合金钢是加入了其他元素的钢铁材料,以改善钢铁的性能。
添加铬、钴、钼等合金元素可以提高钢铁的耐腐蚀性、抗击穿性和抗氧化性;添加镍、锰、硅、钒等元素可以提高钢铁的强度和硬度;添加铜、铝、锡等轻金属元素可以提高钢铁的可焊性和可塑性。
五、不锈钢不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性和抗氧化性的合金钢材料,主要成分是铬、镍和钢。
不锈钢可以分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢等几种不同材质。
不锈钢广泛应用于制造高档厨具、建筑材料、化工设备、汽车零件等领域。
综上所述,不同种类的钢铁具有不同的性能和适用范围。
在选择钢铁材料时,需要考虑其使用环境、承载能力、制造工艺等多个因素。
制造业的发展对钢铁材料提出了更高的要求,需要不断研发新材料和开发新工艺,以满足市场需求和创新发展的需要。
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。
高硬度材料产品用途
高硬度材料产品通常用于制造耐磨、耐腐蚀、高强度、高刚性的零件和机械部件,主要应用于以下领域:
1.矿业:高硬度材料可以制造矿物处理设备,如矿山破碎机、磨机、筛分机等,能够耐受强烈的磨损和高压力,有效提高矿石加工效率和生产效率。
2.冶金:高硬度材料可用于制造冶金行业的高温、耐磨部件,如炼钢、炼铁、铸造等工艺中的模具、滑动轴承等。
3.航空航天:高硬度材料可以制造航空航天领域的高性能部件,如发动机叶片、涡轮盘、高速轴承等。
4.汽车:高硬度材料在汽车制造中的应用十分广泛,可以制造引擎零部件、变速器、制动系统等,提高汽车品质和安全性能。
5.医疗:高硬度材料可用于制造医疗行业的手术刀片、针头、人工关节等,具有优越的生物相容性和磨损耐久性。
总之,高硬度材料产品的应用范围极为广泛,已经成为许多重要领域中不可或缺的重要材料。
高速工具钢研究报告随着工业技术的不断发展,高速工具钢越来越成为工业生产的重要材料。
高速工具钢具有高硬度、高韧性、高耐磨性、高耐热性等优点,被广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
本文旨在对高速工具钢的研究进行探讨和总结,为工业生产提供参考。
一、高速工具钢的分类高速工具钢是一类用于切削和冲压的工具材料,根据其化学成分和硬度等特性,可以分为以下几类:1. 高速钢:主要由钨、钼、钴等元素组成,硬度高,耐热性好,适用于高速切削和加工。
2. 铸造高速钢:由于其铸造成形,可以制作出复杂形状的刀具,但硬度和耐热性较低,适用于低速切削和加工。
3. 粉末高速钢:由于其制造过程中采用了粉末冶金技术,可以制作出高硬度、高耐热性的刀具,但成本较高。
4. 超硬质合金:由于其含有钨、钴、碳等元素,硬度极高,适用于加工硬质材料。
二、高速工具钢的性能高速工具钢具有以下几种性能:1. 高硬度:高速工具钢的硬度一般在60~70 HRC之间,可以保持刀具的长时间使用寿命。
2. 高韧性:高速工具钢的韧性较好,不易断裂或变形,可以保证加工的精度和效率。
3. 高耐磨性:高速工具钢的耐磨性较好,可以减少刀具的磨损和更换次数,提高加工效率。
4. 高耐热性:高速工具钢的耐热性较好,可以在高温环境下长时间使用。
三、高速工具钢的应用高速工具钢被广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
具体应用如下:1. 机械加工:高速工具钢可以用于铣削、车削、钻孔等机械加工过程中,可以保证加工的精度和效率。
2. 汽车制造:高速工具钢可以用于汽车零部件的制造,如汽缸盖、曲轴等,可以保证零部件的质量和寿命。
3. 航空航天:高速工具钢可以用于航空航天领域的制造,如飞机发动机零部件、导弹零部件等,可以保证零部件的质量和性能。
四、高速工具钢的研究进展目前,高速工具钢的研究主要集中在以下几个方面:1. 合金化:通过添加适量的合金元素,可以提高高速工具钢的硬度、韧性和耐磨性等性能。
高硬度nm500钢板用途
高硬度NM500钢板是一种高强度耐磨钢板,其主要用途包括以下几个方面:
1. 矿山设备和装置:NM500钢板常用于矿山设备的制造,如破碎机、挖掘机、抓斗、输送机等,能够提供良好的抗磨损性能,延长设备的使用寿命。
2. 港口设备和物流设备:NM500钢板常用于港口起重机、堆取料机、输送带等物流设备的制造,能够抵御磨损和撞击,保持设备的稳定和操作效率。
3. 冶金设备:NM500钢板常用于冶金行业的磨矿设备、炼铁设备、烧结设备等,能够抵御高温和强热冲击,保护设备不受损坏。
4. 工程机械:NM500钢板常用于工程机械的斗齿、刀片、铲斗等零部件,能够提供良好的耐磨性能,提高施工效率。
总之,高硬度NM500钢板的耐磨性能优良,适用于各种需要抵御磨损和撞击的设备和零部件制造。
高硬度材料产品用途高硬度材料是一类重要的工程材料,广泛应用于机械和航空航天等领域。
这类材料具有优异的硬度、强度和耐磨性等特性,可以满足高负荷、高温、高压、高速等各种复杂工况下的使用要求,因此在工程领域中得到了广泛的应用。
首先,高硬度钢铁材料可用于制造切削工具和刀具。
由于其硬度高、强度大、耐磨性好等特性,可以满足不同形状、尺寸、材质的金属材料的切削需求,如不锈钢、铝、铜、黄铜、钛合金、高温合金等。
这种切削工具和刀具可以应用于机加工、车削、铣削、孔加工等多种工艺,具有切削精度高、刀具寿命长、效率高的特点。
其次,高硬度陶瓷材料可用于制造硬质合金刀具和陶瓷切削工具。
由于其具有优异的耐磨性、高硬度、高温抗力、化学稳定性等特性,可以应用于不同材质的金属和非金属材料的切削和加工,如玻璃、陶瓷、石墨、铝合金等。
这种切削工具和刀具可以广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗、通信等领域,具有切削精度高、表面质量好、使用寿命长的优点。
第三,高硬度非金属材料可用于制造防弹材料。
由于其硬度高、强度大、抗冲击性强、表面无缺陷等特性,可以有效防止枪弹、炮弹、碎片等肆意的侵袭,保障人身安全。
这种材料可以广泛应用于军事、警察、安保、核电站等领域,具有安全性高、稳定性好、使用寿命长等优点。
最后,高硬度金属材料还可以用于制造高档钟表、首饰、音响等工艺品。
由于其金属质感强、表面光泽度好、耐磨性好等特性,可以制造出精美的外观、精细的结构和高音质的音响,满足人们日常生活中对于审美和享受的需求。
这类工艺品可以应用于高端酒店、珠宝店、艺术馆、音乐厅等商业场所,具有品质高、档次高、价值高的特点。
综上所述,高硬度材料在如切削工具、防弹材料、工艺品等领域已经得到了广泛的应用,不仅提高了生产效率和产品质量,还为人们的安全和生活带来了便利和美好。
钢材的特性及应用钢材是一种由铁和碳组成的合金材料,其特性主要取决于碳含量和添加的其他合金元素。
钢材具有多种优点,包括高强度、良好的可塑性和可焊性、耐腐蚀性能以及可重复回收利用等。
这些特性使得钢材广泛应用于建筑、制造业、运输和能源行业等。
首先,钢材具有高强度特性。
通过控制制造过程中的碳含量和添加其他合金元素,可以调整钢材的力学性能。
高强度的钢材可用于制造大型建筑物和桥梁等结构,以支持其自身重量和外部荷载。
其次,钢材具有良好的可塑性和可焊性。
高温下的钢材可以通过冷却和锻造等加工过程改变形状,从而制造复杂的零部件。
此外,钢材能够与其他材料进行焊接,使得组装和修复过程更加方便。
钢材还具有良好的耐腐蚀性能。
它可以通过覆盖防腐层或使用不锈钢等特殊合金来提高其耐腐蚀能力,从而延长使用寿命。
这使得钢材成为海洋平台、管道和储罐等需要长期暴露在恶劣环境中的结构材料的理想选择。
另外,钢材的可重复回收利用也是其重要特性之一。
钢材可以在经过适当处理和再加工后,被重新用于制造其他产品。
这不仅能够降低资源消耗,减少能源浪费,还有助于减少环境污染和二氧化碳排放。
根据不同的特性,钢材在各个领域有广泛的应用。
在建筑行业中,钢材被广泛用于建造高层建筑、大型基础设施和桥梁等。
它的高强度和耐久性能使得建筑物能够承受重大荷载和抵御自然灾害。
在制造业中,钢材用于制造汽车、飞机、火车、船舶和机械设备等。
高强度和可塑性使得这些设备能够承受高速和复杂的运动。
钢材还广泛应用于能源行业。
例如,在石油和天然气开采中,钢管用于输送油气。
高耐腐蚀性能使得钢管在恶劣环境下延长使用寿命。
此外,钢材也用于电力传输线路、风力发电机和太阳能板等。
此外,钢材还用于制造家具、厨具、器皿和工艺品等。
其外观美观、易于清洁以及耐用性赋予了这些产品更长的使用寿命。
总而言之,钢材是一种具有高强度、可塑性、耐腐蚀性和可重复回收利用的材料。
其在建筑、制造业、运输和能源行业等方面的广泛应用,使得它成为现代社会中不可或缺的重要材料。
高速工具钢板材标准
高速工具钢板材是一种重要的金属材料,广泛应用于各种机械加工领域。
为确保其质量和安全性能,制定了一系列高速工具钢板材标准。
首先,高速工具钢板材的材质标准要求符合国际标准和国家标准。
材料应该具有高硬度、高强度、高耐磨性、高耐热性和高韧性等特点,以满足高速切削、精密加工和模具制造等领域的要求。
其次,高速工具钢板材的规格标准应该明确,包括板材厚度、宽度、长度、平面度、表面质量等等。
这些规格标准的制定有助于确保高速工具钢板材的加工精度和产品质量。
此外,高速工具钢板材的性能标准也是非常重要的。
性能标准包括材料的硬度、强度、韧性、热稳定性、抗疲劳性等指标。
这些指标的测试和评估有助于确定高速工具钢板材的适用范围和使用方法,同时也为用户提供了可靠的选择依据。
最后,高速工具钢板材的包装标准也需要得到重视。
包装标准应该符合国际标准和国家标准,以确保高速工具钢板材在运输、储存和使用过程中不受损坏和污染等影响。
总之,高速工具钢板材标准的制定和执行是保证产品质量和安全性的重要手段。
只有遵循标准要求,才能生产和使用高质量的高速工具钢板材产品。
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锰钢特性及用途
锰钢是一种含有大量锰元素的高强度钢材。
它的主要特点是硬度高、韧性好、耐热性能强、耐磨性好且具有较高的抗拉强度、弹性限制、和抗压强度。
这些特性使得锰钢在各种不同的应用领域中都有广泛的用途。
锰钢用途:
1. 铁路工业:锰钢可以用于铁路工业中的钢轨、轮框、各种结构件等。
2. 采矿和建材工业:在采矿和建材工业中,锰钢常被用于制造矿车、挖掘机的铲斗、筛分器、压路机等等。
3. 航空航天工业:在航空航天工业中,锰钢可以用于制造飞机、火箭、导弹、卫星等。
4. 汽车工业:锰钢可以用于汽车制造中的车身、底盘、排气管、发动机支架等。
5. 化学工业:锰钢可以用于各种化学工业的设备、管道、储罐、制药设备等。
6. 冶金工业:在冶金工业中,锰钢作为耐磨材料和冲击材料,常被用于轧钢机滚筒、机械延伸机组的迫侧托辊等。
7. 石油工业:由于锰钢的耐腐蚀性能好,因此在石油工业中也有很重要的用途,比如用作油井钻头、油管、地下储油罐等。
总之,锰钢具有多种优异性能,因此在各个领域都能得到广泛的利用。
同时,由于锰钢的加工难度较大,加工成本相对较高,所以适用场景也相对有限。
高速工具钢的应用领域
高速工具钢是一种高硬度、高耐磨、耐高温的工具钢,具有良好的切削性能。
因此,它在很多应用领域都有广泛使用。
以下是一些常见的高速工具钢应用领域:
1. 金属加工:高速工具钢常用于切削金属材料,例如钢、铸铁、铝合金等。
它可以用于车削、铣削、钻削、切割等工艺,以达到高效、精确的加工效果。
2. 模具制造:高速工具钢可用于制造模具,如模具刀具、冲压模具等。
它具有优异的耐磨性和高温硬度,能够有效抵抗模具在使用过程中的磨损和高温变软的问题。
3. 塑料加工:高速工具钢也常被用于塑料加工领域。
它可以用于切削、镗削、钻孔等塑料加工工艺,以获得精确、平整的加工面。
4. 木材加工:高速工具钢也可用于木材加工领域,如木材切削、镗削、钻孔等。
它的高硬度和耐磨性使得木材加工过程中刀具的使用寿命更长。
总而言之,高速工具钢的应用范围广泛,涵盖了金属加工、模具制造、塑料加工和木材加工等多个领域。
高速钢名词解释
高速钢是一种高强度、高韧性、高耐磨性的工具钢,具有较高的热稳定性和耐热性,主要用于制造高速切削刀具、深孔钻头、刨刀、锯片等高速切削工具。
高速钢是一种专门用于制造高速切削工具的钢材,具有高强度、高韧性、高耐磨性和高热稳定性等特点。
与其他工具钢相比,高速钢具有更高的硬度和韧性,可以承受更高的切削速度和更大的切削力。
高速钢的主要成分是铁、碳、铬、钼、钴、钨、铌、钽等元素。
其中,碳含量一般在 0.70%~1.30% 之间,铬含量在 4.0%~13.0% 之间,其他元素的含量也因不同牌号而有所不同。
这些元素的组合为高速钢提供了优异的性能。
高速钢的制造工艺比较复杂,一般需要经过熔炼、冶炼、锻造、轧制等多个工序。
由于高速钢具有较高的硬度和韧性,因此在加工过程中需要使用特殊的刀具和工艺,才能使其达到理想的形状和尺寸。
高速钢主要用于制造高速切削刀具,如铣刀、钻头、刨刀、锯片等。
这些刀具需要在高速、高温、高压等条件下工作,因此需要具备高强度、高韧性、高耐磨性和高热稳定性等特点。
高速钢可以满足这些要求,因此被广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
1.高速钢基本特性:合金量大约20%以上,易形成碳化物高硬化能,且具明显二次硬化現象高硬度具耐磨耗具红热硬度,高溫不易軟化具热稳定性,抗热磨损及抗塑性变形易过热及脱碳,塑性成形性差2.认识高速钢高速钢定义高速钢是高速工具钢的简称,在我国冶金工业部门习惯称为高工钢,民间还俗称为锋钢,因其在空冷条件下也能形成马氏体组织,故又称“风钢”。
是一种主要用于机床切削刀具的高合金工具钢。
高速钢一般分为通用型、高性能型、经济型(低合金高速钢)三类,经济型钨当量[W]=W+2Mo>=5%~12%。
高速钢的诞生现代工具钢可追溯至1740年,英国人由坩锅炉熔化得到成分均匀的高碳钢,碳含量为0.75~1.50%,制成机床切削工具,切削速度不超过5m/min。
1868年发展了Mushet自硬钢。
属Mn-W系工具钢,使切削低碳钢的速度达到8m/min。
典型成分为:C2.0%,W7%,Mn2.5%。
随着19世纪工业革命的进展,工业用钢大量生产迫切要求机床和工具必须跟上。
因此如何提高Mushet钢的性能使其所制工具切削速度能大幅度提高,已成为当时客观迫切的要求。
Mushet钢的锰含量高因而降低Ac1临界点,使其很难软化退火,而且热脆性大,可锻性很差,淬火时易过热。
因此19世纪末,在美国出现了低锰含铬的Cr-W系自硬钢。
1898年,Fred W.Taylor及助手M.White等人通过几百次切削试验,筛选出两种成分的钢,一种是Mushet 的Mn-W钢(C2.15%,Mn1.58%,W5.44%),另一种是Cr-W钢(C1.44%,Cr1.83%,W7.72%),通过试验发现Cr-W钢经接近熔化温度淬火后得到最高的切削性能。
1900年巴黎世界博览会上,经Taylor-White工艺处理的Cr-W钢(c1.85%,W8%,Cr3.8%)工具的切削表演时,切削速度、吃刀深度和进刀量均可成倍提高。
使生产能力提高340%。
引起当时机床与工具业的革命性变革。
高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途
W18Cr4V钢是W系高速工具钢。
该钢具有高强度、高抗压性、高热稳定性和高硬度及高温硬度,该钢的热硬性很高,耐磨性较好,耐回火性好,淬硬深度大,承载能力居各种模具钢之首。
但韧性、可加工性和导热性较差,淬火不变形性中等。
该钢成本高、制造工艺不佳,热处理工艺复杂、淬火、回火以后的零件变形难以控制。
但在使用中发现该钢脆性较大,易产生崩刃现象,其主要原因是碳化物不均匀性较大。
高速钢锻造以后必须经过球化退火,有利于切削加工。
返修工件在第二次淬火前也要进行球化退火。
否则,第二次淬火加热时,晶粒将过分长大而使工件变脆。
冷压毛坯软化处理工艺,采用上限温度加热,分段等温,再附加等温回火过程。
高速钢在淬火时要进行两次预热,原因在于高速钢中含有大量合金元素,导热性较差,以免引起工件变形或开裂,特别是大型复杂工件则更为突出。
通过事先预热,可缩短在高温处理停留的时间,减少氧化脱碳及过热的危险性。
高速钢的淬火工艺比较特殊,即经过两次预热、高温淬火,然后再进行三次高温回火。
生产中必须严格控制淬火加热及回火温度,淬火、回火保温时间,淬火、回火冷却方法。
如果控制不当,易产生过热、过烧、萘状断口、硬度不足及变形开裂等缺陷。
油韧性处理可提高该钢的塑性。
第一次预热可烘干工件上的水分,第二次预热可使索氏体向奥氏体的转变在较低温度内发生。
高速钢中含有大量难溶的合金碳化物,淬火加热时,温度必须足够高,才可使合金碳化物溶解到奥氏体中,淬火之后马氏体中合金元素的含量才足够高,钢才会具有高的热硬性。
对高速钢热硬性影响最大的合金元素是W、Mo及V,只有在1000℃以上时,其溶解量才急剧增加。
当温度≥1300℃时,各元素的溶解量虽然还有增加,但奥氏体晶粒则急剧长大,甚至在晶界处发生熔化现象,致使钢的强度、韧性下降。
对高速钢来说,合适的晶粒度为9.5~10.5级。
淬火温度对该钢的性能影响较大,淬火温度上升,则耐磨性、抗压性、热稳定性提高,钢的韧性随温度的下降而增高。
1230~1250℃淬火加热出现抗弯强度的峰值,在550~570℃回火后具有最佳的综合力学性能。
表面脫碳层还明显地加剧该钢淬裂和磨裂敏感倾向。
淬火冷却通常在油中进行,但对形状复杂、细长杆状或薄片零件可采用分级淬火和等温淬火等方法。
分级淬火后使残留奥氏体的体积分数增加20%~30%,使工件变形、开裂倾向减小,强度、韧性提高。
油淬及分级淬火后的组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体。
等温淬火以后,与分级淬火相比,其主要淬火组织中除马氏体、碳化物、残留奥氏体外,还含有下贝氏体。
等温淬火可进一步减小工件变形,并提高韧性。
进行分级淬火时,如果在分级温度停留时间过长,就可能会大量析出二次碳化物。
等温淬火所需时间一般较长,随等温时间不同,所获得的贝氏体数量不同,在生产中通常只能获得体积分数为40%的贝氏体,而等温时间过长可显著增加残留奥氏体量。
这需要在等温淬火后进行冷处理或采用多次回火来消除残留奥氏体,否则将会影响回火后钢的硬度及热处理质量。
为了消除淬火应力、稳定组织、减少残留奥氏体量、达到所需要的性能,高速钢一般要进行三次560℃的高温回火处理。
高速钢的回火转变比较复杂。
在回火过程中马氏体和残留奥氏体发生变化,过剩碳化物在回火时不发生变化。
主要作用于以下方面:
1)冷挤压冲头,重载冷镦冲头,中、厚(10~25mm)钢板冲孔冲头,直径<5~6mm的小冲头。
2)用于各种冲裁奥氏体钢、弹簧钢、高强钢板的中、小型冲头。
3)用于制作钢件冷挤压凸模时,硬度选用62~64HRC。
4)用于制作挤压温度>400℃的温挤压模中的凸弋凹模时,硬度分别选用60~62HRC,62~64HRC。
5)用于制作不锈钢拉深模的凸模,要求硬度选用62~64HRC。
6)用于制作铝件冷挤压模,凸模硬度推荐选用60~62HRC,凹模硬度推荐选用62-64HRC。
7)用于制作铜件冷挤压模凸模,推荐选用硬度62~64HRC。
8)采用Cr6WV、Cr12MoV、Cr12等钢制作的冲头,硬度为61~66HRC,其使用寿厂命仅数十件,就呈现镦粗以后的断裂失效,在改用W18Cr4V高速钢制作冲头以后,其使用寿命高于3000次。
9)粉末冶金压模和各种小型高使用寿命冷冲剪工具等。
10)可以用于制作在≤600℃工作的模具、工具。
11)冷镦M10~M24螺母的五工序冲孔冲针,使用寿命较低,采用强韧化热处理规范,每件冲针可冲孔1.3万件以上。
12)该钢用于制作冲制电池锌筒的冲棒,采用常规淬火、回火工艺,每根冲棒只能冲2万支,而改用低温淬火+回火+气体氮碳共渗工艺后,单头可冲6万支以上,双头可冲10万支以上,比常规工艺处理的冲棒提高使用寿命3~5倍。
13)冷挤凸模采用高温淬火等温+高温回火规范,模具使用寿命有过去的几百件提高到3万件以上。
14)对W18Cr4V钢冷挤压启动机齿轮模具,采用贝氏体等温淬火,模具使用寿命由几百件提高到几千件。