刀具常用钢材简介 评价一把刀的钢材好坏,并不能仅仅从刀的锋利程度(硬度)来看,而是要从它使用钢材的:硬度,保持性(抗腐蚀性),柔韧性,易修复性这4个方面来综合的看。 一、钢合金 简单地说：钢就是铁和碳的合金。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分： 碳（Carbon） 存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有5%以上的碳，也成为高碳钢。铬（Chromium） 增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有1。3%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈的。锰（Manganese） 重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM420V。 钼（MolyBDenum）
碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。 镍（Nickle） 保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6AUS-6和AUS-8中。 硅（Silicon） 有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。 钨（Tungsten） 增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。 钒（Vanadium） 增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPMT440V和420VA 含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒。 二、碳合金钢(非不锈钢) 这一类钢材是通常用于锻造的钢材。其实不锈钢也是可以锻造的,但非常困难。另外，同一块碳钢可以用经由分段冶炼方法来获得非常坚硬的刃端和坚韧而具弹性的背端，而不锈钢不可以这样冶炼。当然，在不同程度上碳钢比不锈钢容易生锈，也比使用不锈钢风险大。 在AISI钢材命名系统中，10xx是碳钢，其他的则是合金钢，例如，50xx系列是铬钢。在SAE命名系统中，带有字符标示的(例
W18Cr4V热处理工艺 W18Cr4V钢为W系高速钢，是在T8A钢的基础上主要加入W、Cr、V元素形成的，W18Cr4V钢常用来制造高速切削，也可以用来制造冷作模具。 ⒈W18Cr4V钢的特性⑴、由于W18Cr4V钢中加入大量W、Cr、V 元素，使Fe-C相图中的ES线上升并左移，所以钢中出现大量的共晶莱氏体碳化物，其组织形态有布直接影响钢的性能及使用。故W18Cr4V钢需经反复锻造加工，使其组织中出现的铸态鱼骨状共晶碳化物碎裂成细小的碳化物颗粒，并呈弥散分布，才能使用。⑵、W18Cr4V钢中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性，固溶于基体强化基体组织，并改善钢的回火稳定性；同时形成Cr的碳化物作为钢中的强化相。⑶、W18Cr4V钢中加入W、V元素主要是形成碳化物，作为钢中的强化相，提高钢的强度、硬芳与耐磨性；同时细化晶粒，改善钢的韧性。尤其是V元素细化晶粒作用较强。⑷、W18Cr4V钢在奥氏体化时，W、V元素可随时其碳化物少量地固溶于奥氏体中，进一步提高钢的淬透性，同时冷却后存在于基体组织中，强化基体组织和提高钢的回火稳定性。⑸、W18Cr4V钢中加入大量的C、W、Cr、V元素，会使MS线（马氏体相变开始点）下移，淬火后组织中存在大量的残余奥氏体，在经回火冷却时会转变成马氏体，即出现二次淬火现象。而淬火组织中的马氏体因溶有大量的W、Cr、V元素，使其保持相当稳定。在270℃回火时才有碳化物ε相析出，至400℃，碳化物ε转变为Fe3C相并进行聚集，此时马氏体硬度下降。回火温
度升至400℃以上，开始生成特殊碳化物，400℃至500℃，主要析出铬的碳化物。500℃至600℃，部分Fe3C重新溶解而自回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳化物W2C和VC，使硬度回升，即出现二次硬化现象。由于回火马氏体中溶有大量的W、Cr、V元素，使回火马氏体保持较高的硬度，而析出的碳化物聚集的速度较缓慢，因而会产生显著的红硬性。⑹、W18Cr4V钢中加入W元素可以消除钢的回火脆性。⑺、W18Cr4V钢中存有少量的Si、Mn、Mo元素，除提高淬透性外，主要也固溶于基体组织中，起到强化基体组织和改善钢的回火稳定性的作用。 ⒉W18Cr4V钢主要化学成分：0.70%~0.80%C、0.20%~0.40%Si、 0.10%~0.40%Mn、 3.80%~4.40%Cr、17.50%~19.00%W、≤0.30%Mo、1.00%~1.40%V、≤0.030%P、≤0.030%S。 ⒊W18Cr4V钢的热处理工艺：W18Cr4V钢相变点为： AC1 820℃、Accm1330℃、Ar760℃、Ms210℃。W18Cr4V钢的始锻温度1120~1140℃，终锻温度950℃，锻造后堆集冷却或砂中冷却。W18Cr4V钢常见的热处理工艺热处理工艺工艺参数硬度要求工艺特点等温球化退火加热860~880℃，保温3h，740~760℃等温，保温5h，炉冷至550℃以下出炉空冷≤255HBS Ac1820℃，Accm1330℃，加热温度应在Ac1~Accm线之间，等温温度低于Ar1760℃线以下，以获得粒状珠光体组织+碳化物不完全退火加热860~880℃，保温2h，炉冷至550℃以下出炉空冷≤277HB加热温度应在Ac1~Accm线之间，有利于粒状珠光体组织的获得淬火一次
常用刀具材料分类、特点及应用 刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要容之一。 1.刀具材料应具备的性能 金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度，即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此，刀具切削部分材料应具备以下基本性能。 1.1 高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。 耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分、强度、纤维组织及摩擦区的温度有关。 1.2 足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。 1.3 高的耐热性 耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 1.4 导热性好 刀具材料的导热性越好，切削热越容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具材料的导热性用热导率表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。
1.5 具有良好的工艺性和经济性 既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。 2.常用刀具材料分类、特点及应用 刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主要性能及用途见表2-1。
常用钢材热处理方法及目的 常用钢材热处理方法 一.淬火 将钢件加热到临界温度以上40~60℃，保温一定时间，急剧冷却的热处理方法，称为淬火。常用急剧冷却的介质有油、水和盐水溶液。淬火的加温温度、冷却介质的热处理规范，见表<常用钢的热处理规范>. 淬火的目的是：使钢件获得高的硬度和耐磨性，通过淬火钢件的硬度一般可达HRC60~65，但淬火后钢件内部产生了内应力，使钢件变脆，因此，要经过回火处理加以消除。钢件的淬火处理，在机械制造过程中应用比较普遍，它常用的方法有： 1．单液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温一定时间后，在一种冷却液中冷却，这种热处理方法，称为单液淬火。它适用于形状简单、技术要求不高的碳钢或合金钢，工件直径或厚度大于5~8mm的碳素钢，选用盐水或水中冷却；合金钢选用油冷却。在单液淬火中，水冷容易发生变形和裂纹；油冷容易产生硬度不够或不均的现象。 2．双液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温后，先在水中快速冷却至300~400℃，在移入油中冷却，这种处理方法，称为双液淬火。形状复杂的钢件，常采用此方法。它既能保证钢件的硬度，又能防止变形和裂纹。缺点是操作难度大，不易掌握。 3．火焰表面淬火：用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到工件表面，并使其加热到淬火温度，然后立即用水向工件表面喷射，这种处理方法，称为火焰表面淬火。它适用于单件生产、要求表面或局部表面硬度高和耐磨的钢件，缺点是操作难度大。 4．表面感应淬火：将钢件放人感应器内，在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场，钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流，使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度，立即把水喷射到钢件表面。这种热处理方法，称为表面感应淬火。经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而内部有较好的强度和韧性。这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。 表面感应淬火根据所采用的电流频率的不同，可分为高频、中频和工频淬火三种。高频淬火电流频率为100~150kHz，淬硬层深1~3mm，它适用于齿轮、花键轴、活塞和其它小型零件的淬火；中频淬火电流频率为500~10000Hz，淬硬层深3—10mm，它适用于曲轴、钢轨、机床导轨、直径较大的轴类和齿轮等；工频淬火电流频率为50Hz，淬硬层一般大于10mm，适用于直径在300mm以上的大型零件的淬火，如冷轧辊等。 二.回火 将淬火后的钢件加热到临界温度以下某一温度性(见表)，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却的过程，称为回火。回火的目的是：消除钢件淬火时所产生的内应力，使钢件组织趋于稳定；降低淬火中的脆性，增加塑性和韧性。回火是继
一、刀具分类 刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料四大类。 1、碳素工具钢 碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65％～1.35％的优质高碳钢。用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。常温硬度60～64HRC。当切削刃热至200～250℃时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。碳素工具钢多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。 2、合金工具钢 为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。 3、高速钢 高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。拉刀、齿轮刀具等。 高速钢按其用途和性能不同，可分普通高速钢和高性能高速钢；按其化学成分不同，又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。 1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 ① W18Cr4V属钨系高速钢，它具有性能稳定，刃磨及热处理工艺控制方便等优点，但因钨价较高，且使用寿命短故使用较少。 ② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢，它的碳化物分布均匀，抗弯强度，冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好，但磨削工艺略差。因其使用寿命长、价格低，故被广泛使用。 2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性、耐磨性。其切削速度可达50～lOOm／min。主要用于不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料的切削加工。有高钒高速钢和超硬高速钢等。 ①高矾高速钢(W12Cr4V4Mo)由于钒、碳含量的增加提高了耐磨性，刀具寿命比普通高速钢提高2～4倍，但是随着钒含量的提高使其磨削性能变差。故使用较少。 ②超硬高速钢是为了加工一些难以加工的材料而发展起来的。其常温硬度。高温硬度、耐热性和耐磨性都比普通高速钢高，具有良好的综合性能，可以加工
常用刀具钢材的热处理的详细资料 热处理 材料：5160 (弹簧钢） 一种很普遍的高端钢材，主要是一种简单的弹簧钢加入铬来增强硬度，具有很好的打磨度。但其更广为人知的是杰出的坚韧性（象L-6一样）。通常被用于制造剑类（硬度低于50s RC）和使用强度大的刀具（最高硬度大于60s RC）。 800度油淬,250度回火,保温几分钟,回火250度,保温几分钟意思是,如果你有热处理炉,达到250度时控制在这个温度,过几分钟后即可开炉.用土炉子时估计到250度左右了,把刀夹出迅速插入热煤灰堆几分钟即可完成回火.水冷,弹簧钢空冷有回火脆性,所以要水冷.没有高温计热处理炉,目测火色估温度. 淬火后尺寸没变化,表面会有些轻微脱炭,不过没关系,研磨过后脱炭层就会被磨掉,弹簧钢都应该用油淬，可以达到60度或者再高一点，但是那样子落到地上或者用手掰都会断。油的冷却速度在工件温度200-300度跟水比肯定是不够，但是可以有效防止开裂。而且弹簧钢的淬透性很好，如果坚持用弹簧钢做刀，那么还是用油淬比较合适。 52100(GCR15)轴承钢： 52100是一种滚轴钢材，只被锻工们使用。它和5160很近似，(但52100约含有 1% 碳，而5160 约含有0.60%碳)，比5160的打磨度好，但不如5160坚韧。常被用于制造猎刀和其他打磨度要求高而坚韧度要求不似5160那么高的刀具。 轴承钢做刀不错，都能做砍刀了。回火的时候温度低一点就可以，200多度应该比较合适. GCR15球化退火工艺:加热到790-810度.保温.2-4小时.等温700-720度.保温.1-3小时,随炉冷至500度出炉空冷. 淬火温度850.C.油淬. 回火温度240.C 保温90-120分钟.硬度HRC59。 还有一种是： 52100处理方法 淬火（盐浴）650-700度预热8分钟再加热到850-860度保温8-9分钟后油淬回火 160-180度 8小时 部分钢号对照表 D2=Cr12Mo1V1 O1=9CrWMn 440C=9Cr18Mo或11Cr17 A2= Cr5Mo1V T10=1095 420=4Cr13 52100=Gcr15 D-2（cr12mo1v~cr12mov） D-2 有时被叫作“半不锈钢”，含铬量较高（12%），但不到不锈钢的程度。它比上面提到的碳钢的（52100，5160）抗锈性都好，也有很优秀的打磨度，但坚韧度不如前述碳钢，也不能达到完美的表面处理度。Bob Dozier 爱用D-2。金属机械加工用之耐磨工具钢材D2, 属风硬钢(Air-Hardening steel) ; 被广泛应用砍伐刀或猎刀次制作, 含碳量高达1.5%, 含铬量亦高达11.5%, 经热处理後可达HRc60之硬度, 但相对地廷展性(韧性)较弱, 耐锈能力亦不甚佳, 钢材表面亦难作镜面磨光处理。 煅打后应该再要退火才行，要不会很硬，
高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢。按重量计，钨和钼占10—20％，铬约占4％，钒占1％以上，它们都是强烈的碳化物形成元素，在熔炼与热处理过程中与碳形成了高硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨性。另外，高速铜采用了接近熔点的淬火温度，得到细晶粒的合金化的马氏体组织，它在低温回火(约560℃)时又使合金碳化物析出，从而进一步提高了硬度与耐磨性。在高速钢中，钼和钨的作用基本相同，1％的钼可代替2％的钨。钼并能减少钢中碳化物的不均匀性，细化碳化物晶粒，提高韧性。 另外，在某些高速钢中，为了提高高温硬度，添加钴、铝、硅、铌等元素；为了提高耐磨性，可适当增加含钒量。但是，随着含钒量的增加，可磨削性变差，因此钒的含量不宜超过3％。表2—1、2—2分别列出了主要高速钢的成分和性能。从表中可见，高速钢在600℃时，仍能保持切削加工所要求的硬度，切削中碳钢时，切削速度可0.5m／s(30m／min)左右。 高速钢的强度、韧性和工艺性能均较好，能进行锻造，磨出的切削刃比较锋利，熔炼质量稳定，使用比较可靠。各种刀具都可用高速钢制造；尤其是形状复杂的刀具和小型刀
具，均大量使用着高速钢。目前，高速钢占刀具材料总使用量的60％以上。 按基本化学成分，高速钢可分为钨系、钨钼系和钼钨系。按切削性能分，则有普通高速钢和高性能高速钢。按制造方法分，则有熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 通高速钢的特点是工艺性好，切削性能可满足一般工程材料的常规加工，常用品种有： 1．W18Cr4V 属钨系高速钢。它的历史悠久，至今尚在普遍使用。其综合机械（力学）性能和可磨削性好，可用以制造包括复杂刀具在内的各类刀具． 2．W6Mo5Cr4V2 属钨铝系高速钢；其碳化物分布的均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但是，可磨性比W18Cr4V略差，切削性能则大致相同。国外由于资源关系，已淘汰所谓传谓传统高速钢W18Cr4V而以W6Mo5Cr4V2代替。这一钢种目前我国主要用于热轧刀具（如麻花钻），也可用于制作大尺寸刀具。 3．W14Cr4VMn-RE
七、高速钢刀具打的变形开裂及防止措施 淬火变形是钢淬火必然产生的客观规律。 高速钢刀具在热处理过程中经常遇到变形开裂的问题，尺寸较大、形状较复杂的刀具及细长的刀具尤为突出（前者易开裂，后者易变性）。现在仅将生产过程中遇到的刀具变形、开裂情况及防止措施，结合典型刀具为例作一些说明。 【高速钢刀具产生变形开裂的原因】高速钢刀具产生变形开裂，主要是受到组织应力和热应力的影响。 1、组织应力的影响刀具在加热和冷却过程中发生各种组织转变，由于钢中各组织的比容不同，因此在相变时发生体积变化。尤其是高速钢，淬火冷却胡得到高合金度的马氏体组织，马氏体的比容大，使刀具淬火后体积膨胀。另一方面，由于刀具具有复杂的几何形状，加热和冷却是的组织转变非同时进行，一些尖角的地方容易引起应力集中，导致刀具变形开裂。 影响组织应力大小的因素很多，如加热温度、冷却方法等。要减小组织应力，主要是在热处理中设法调节马氏体。奥氏体和贝氏体的相对量，这与淬火方法（油淬分级及等温淬火）直接有关。 2、热应力的影响热应力是刀具在加热和冷却是产生内外温差所引起的。由于工件表里各种存在温差、造成热胀冷缩的不一致。高速钢的导热性较差，更加剧热应力的作用。故对一般易裂易变性的刀具应采用多次预热、多次分级、甚至等温的工艺。 3、原材料碳化物偏析导致变形开裂生产实践中由于碳化物的
不均匀性，是工具沿碳化物集中处开裂。例如铣刀、剃齿刀等刀具的内孔开裂，多数是上述原因所导致的。 4、淬火前刀具内部存在较大的应力在处理过程中易引起变形开裂。例如薄形锯片铣刀在处理前先消除应力，处理后能减少变形。 5、淬火温度过高使钢材强度大大下降，因此在加热和冷却过程中容易发生变形与开裂。实践经验证明，凡刀具有过热、过烧现象，则刀具变形就大（如车刀、钻头之类），容易引起开裂（如铣刀、滚刀之类）。 6、冷却过快在热应力和组织应力的复杂作用下，易引起变形开裂。同样，加热过快也易引起变形开裂。高速钢具有极好的淬透性，只有在600℃以后缓慢的冷却都不妨碍刀具的硬度和其他切削性能。例如：我厂在处理组合铣刀时（较大，需加热10~15分钟），由于等温硝盐水份过多，冷却过快，致使组合铣刀全部发生开裂。 7、回火不当所引起的变形开裂大型刀具虽然在淬火过程中不发生开裂，但是回火过程中亦易开裂（参阅高速钢的回火）。例如：一次，我厂在处理大得指形铣刀时，开裂即在回火炉中发生，因此后来我们规定大型刀具的回火采取低温入炉，缓慢升温。对于细长刀具（如拉刀），最好作垂直拉状进行回火。 8、水冷处理会使大型复杂的刀具发生开裂我厂曾对剃齿刀淬火进行冰冷处理（-70℃），结果发生开裂；如回火一次后进行冰冷处理，也有开裂。因此对于剃齿刀来说，冰冷处理只能在二次回火后进行。
高速切削加工中刀具材料的选用 [摘要]简要地介绍了在高速切削加工中，根据不同的工艺及被加工零件的不同材料，选用刀具材料的问题。 关键词：高速切削刀具材料选用 1 引言 随着科技工业的飞速发展，切削加工技术的应用也越来越广泛，新型刀具材料也不断涌现，高速切削加工技术的应用也越来越广泛，高速切削加工设备在生产中的优势正在日益发挥，在切削过程中，刀具的切削部分是在较大的切削力、较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。刀具材料对刀具耐用度、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用。 2.1 刀具材料的基本要求 刀具在高温下进行切削工作，同时还要承受切削力、冲击和振动，因此刀具材料必须具备以下基本要求： 1、高硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度必须在HRC62以上，对于某些难以切削的材料，刀具硬度更高。 2、高的耐磨性 耐磨性表示抵抗磨损的能力，通常刀具材料的硬度越高、耐磨性就越好。
3、足够的强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应该具有足够的强度 和韧性。一般用抗弯强度σ b b 和冲击韧性α k 来衡量。 4、高的耐热性 耐热性（又称红硬性）是指材料在高温下保持其硬度的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标。 5、良好的工艺性 为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的可加工性和热处理性能（如淬透性好，淬火变形小，脱碳层浅等）。 6、良好的经济性 经济性差的刀具材料难以推广使用。 2.2 刀具材料种类及选用 刀具材料种类很多，常用的金属材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金；非金属材料有陶瓷、金刚石（天然和人造）、立方氮化硼等。 1、碳素工具钢 含碳量在0.65～1.3％的优质碳素钢称碳素工具钢，用来制造刀具的常用牌号有T8A、T10A等。一般用于制造低速、手用刀具，如手用锯条、锉刀等。 2、合金工具钢 在碳素工具钢中加入适量的合金元素如Mn、Cr、W、Si等即成合金工具钢，常用牌号有9SiCr、CrWMn、GCr5等。与碳素工具钢相比，硬度相近，耐磨性、耐热性略高，热处理性能较好，主要用于制造低速、手用刀具，如手用丝锥、手用铰刀及硬质合金钻头的刀体等。 3、高速钢 高速钢是一种含Cr、W、Mo、V等合金元素较多的工具钢，与碳素工具钢、合金工具钢相比，硬度有所提高，耐热性显著提高，允许的切削
W 18Cr4V钢热处理工艺研究 摘要通过对W 18Cr4V钢的性能特点进行了分析、对W 18Cr4V 钢的锻造工艺以及对W 18Cr4V钢进行退火、淬火及回火等热处理研究，得到了在实际生产中, W 18Cr4V钢采用正确的锻造及热处理工艺处理后, 用它生产的刃具及冷作模具综合力学性能好, 使用寿命长. 关键词 W 18Cr4V钢；锻造；热处理 ;退火；淬火；回火 一、对W 18Cr4V钢的介绍 高速钢W 18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素, 其总量超过 10%.特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性, 因而在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具. 我们在产品使用中发现,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定. 1、 W 18Cr4V钢的性能特点
W18Cr4V钢的化学成分见表 1。在钢中, 碳的质量分数为0. 70% ~ 0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体, 以保证高硬度和高耐磨性, 以及良好的热硬性。 钨是使高速钢具有热硬性的主要元素, W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时, 一部分Fe4W2 C 溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素, 有很高回火稳定性的马氏体。在 560℃回火时钨又以W2C形式弥散析出,造成二次硬化现象, 使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用.。 铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。 钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解, 能显著阻碍奥氏体晶粒长大。并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响, 回火时钒也引起二次硬化现象.。 2 组织结构特点 W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体, 莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物, 这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。而这些粗大的碳化物不能用热处理的方法消除, 只能用锻造的方法将其击碎,并使它均匀分布,再用来制造各种刃具
高速钢刀具项目 申报材料 规划设计/投资方案/产业运营
摘要 该高速钢刀具项目计划总投资6086.55万元，其中：固定资产投资5047.77万元，占项目总投资的82.93%；流动资金1038.78万元，占项目 总投资的17.07%。 达产年营业收入8391.00万元，总成本费用6686.40万元，税金及附 加111.16万元，利润总额1704.60万元，利税总额2050.88万元，税后净 利润1278.45万元，达产年纳税总额772.43万元；达产年投资利润率 28.01%，投资利税率33.70%，投资回报率21.00%，全部投资回收期6.26年，提供就业职位175个。 提供初步了解项目建设区域范围、面积、工程地质状况、外围基础设 施等条件，对项目建设条件进行分析，提出项目工程建设方案，内容包括：场址选择、总图布置、土建工程、辅助工程、配套公用工程、环境保护工 程及安全卫生、消防工程等。 高速钢又名风钢或锋钢，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的情况 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。所以高速钢常用于钻头、丝锥、锯条以及滚刀、插齿刀、拉刀等精密刀具，尤适用于制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具。 报告主要内容：项目总论、背景、必要性分析、市场调研预测、产品规划、选址规划、项目土建工程、项目工艺说明、环保和清洁生产说明、职业安全、风险评价分析、项目节能评价、实施方案、投资方案说明、项目经济效益、综合评估等。
刀具的材料及其应具备的性能 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。 一刀具材料应具备的性能 性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。 高硬度和高耐磨性 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。 足够的强度与冲击韧性 强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。 高耐热性 耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。 良好的工艺性和经济性 为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。 二常用刀具材料 常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。 高速钢 高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，目前在复杂的刀具，如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。 普通高速钢，如W18Cr4V广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高，切削普通钢料时为40-60m/min。 高性能高速钢，如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的1.5-3倍。 粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢，其强度与韧性分别提高30%-40%和80%-90%．耐用度可提高2-3倍。目前我国尚处于试验研究阶段，生产和使用尚少。
W18C r4V钢热处理工艺研究 胡鹏 （机电11-1 四号） 摘要：本文主要阐述了对W18C r4V钢热处理工艺的研究，通过查阅书籍资料，询问有经验人士，以及个人对于W18C r4V钢的了解分析，得出了W18C r4V钢的热处理工艺主要有三大方面，分别是：退火、淬火、回火。本文就主要围绕这三个方面作了较为详细的阐述。以此来简单谈谈本人对W18C r4V钢热处理工艺的一点小小的探究。错误之处请多多指正！ 关键词：W18C r4V钢、二次硬化、油冷淬火、热硬性 高速钢W18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素,其总量超过10%. 特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性,在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具。在产品使用中,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定。 1.1 W18Cr4V钢的化学成分： 其中碳的质量分数为0. 70%～0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体,以保证高硬度和高耐磨性,以及良好的热硬性。钨是使高速钢具有热硬性的主要元素,W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时,
一部分Fe4W2C溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素。有很高回火稳定性的马氏体.。在560℃回火时钨又以W2C形式弥散析出,造成二次硬化现象,使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用。铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解,能显著阻碍奥氏体晶粒长大。并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响,回火时钒也引起二次硬化现象。 1.2组织结构特点： W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体,莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物,这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。而这些粗大的碳化物不能用热处理的方法消除,只能用锻造的方法将其击碎,并使它均匀分布,再用来制造各种刃具和模具。 1．3 用途： 如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等，适于加工软的或中等硬度(300～320HB以下) 的材料。及制作高温耐磨机械。 2 热处理工艺： 2.1退火： 锻件锻后应立即放入白灰箱或干砂箱中严埋缓冷,冷却后应立即进行退火,退火的目的是为了消除
2.热处理工艺 预热分别采用箱式电阻炉(或井式炉)和中温盐浴炉，最后加热在高温盐浴炉中进行。在硝盐炉或电阻炉回火。 (1)预热 按拉刀的直径不同可分为一次预热和二次预热，目的是消除加工应力，使内外温度一致，减小拉刀的变形。温度分别为550～600℃和800～850 C，预热时间为最后加热时间的3倍和2倍。 (2)淬火加热 拉刀的晶粒度控制在9～10级，加热系数为10～15s/mm，拉刀的热处理工艺如表4-12所示。 (3)冷却 采用分级或等温淬火，分级温度为580～620 C，盐浴成分为50% BaCl2+30% KCl+ 20%NaCl(简称2-3-5盐)，当表面温度到650～700℃时，转人220～250℃的硝盐中保温30～40mino (4)热校直 快速从硝盐炉中取出，将拉刀放在螺旋压力机上进行校直，考虑到冷速太快，要在不低于20℃的温度下校直，采取校过的措施，以防止其反弹。 (5)清洗回火 开水槽煮净拉刀表面的残盐，拉刀垂直向上插入圆形回火筐中挤紧回火，介质为100%KN03,温度为540～5600C，保温80～100min，回火3次。 (6)热校直
出炉后用手动压力机校直拉刀，一般冷至400℃左右开始加压，冷到室温卸去压力。当两把弯曲拉刀的凸面紧贴在一起，中间塞上斜铁，两头放人炉中回火，也可有良好的效果。 (7)柄部处理 将柄部在850℃的盐浴炉中加热到表面颜色与盐浴一致时，挑出油冷或空冷。另外也可借柄部来校直拉刀，将导向部分压弯来满足减少韧部偏摆的要求。 W18Cr4V拉刀的热处理工艺见图4-23所示。 高速钢刀具在热处理生产工序中，常见的缺陷有过热与过烧、硬度不足、表面腐蚀、茶状断口和裂纹等、 (1)过热与过烧 过热的特征是断口呈粗瓷状，在金相组织中奥氏体晶粒长大，碳化物颗粒呈角状或沿晶界出现不同程度的网络状。 过烧的特征是刀具表面呈被烧熔的皱皮，断口呈粗糙状，金相组织中奥氏体晶粒更为粗大，碳化物呈共晶鱼骨状或沿晶界形成黑色的氧化物状。 W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2Al钢的过热与过烧组织，如图69所示。产生过热与过烧的原因，主要是: ①淬火加热温度过高，超过了正常的加热温度， ②铆材碳化物不均匀度严重，过热敏感性大，在碳化物少的区域，正常加热就有产生晶粒长大的可能; ③在盐浴炉加热时，刀具靠近电极而使其表面过热或熔化过烧。 一刀具轻微过热，如有晶粒长大倾向，碳化物变形或呈不严重的断续网
高速钢刀具的热处理 张成云 摘要：随着现代制造技术的发展，高速钢刀具在切削加工中被广泛使用。本文通过对高速钢刀具材料的化学成分、性能及使用工作条件的阐述以及加工中对刀具材料的技术要求，经过严格的热处理工艺方法如;退火、淬火、和多次高温回火才能满足其技术要求和使用性能。本文参考了一些“金属材料、工艺学”教材和经过多年的实践摸索总结而成。 关键词：高速钢刀具热处理 1、引言 1.1高速钢：它是含有w、cy、v等合金元素较多的合金工具钢。如w18cv4v是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛的用于制造较为复杂的各种刀具。如钻头、铣刀、铰刀、拉刀和其他成型刀具。高速钢俗称锋钢或风钢；称锋钢是因为用高速钢w18cv4v制造的刀具硬度能达到HRC62-65度非常锋利。称为风钢是针对热处理操作而言，一般的钢铁材料制造的刀具要想满足技术要求在加热后需借助油或水中快速冷却，而高速钢制造的刀具在有效厚度小于5mm的工件，加热后在流动的空气中（风中）就能淬上火，就能获得相当的硬度（HRC55-60）,因此而得名。 1.2刀具在工作时，由于摩擦作用，势必引起刀具刃部温度的升高，当切削速度达到一定量刃部温度能达到500-600℃。随着机械制造业的发展和制造工艺的成熟，切削加工速度的提高，刀具刃部的工作温度还可能增加。这就要求刀具材料不仅具有一般刀具材料的所必需的硬度、强度、耐磨性和一定的韧性，还要求刀具在较高的温度下具有高硬度、强度和耐磨性（俗称红硬性或热硬性）。而碳素工具钢和低合金工具钢在200℃以下可以保持其工作性能，当工具受热超过250度时，硬度就显著下降，失去切削效能。高速钢经热处理以后，其热硬性好，因此在生产实践中被广泛使用。 2.常用刀具材料 2.1高速钢常用的材料有W18Cr4V、W9Cr4V2、W6MO5Cr4V2、W12Cr4v4Mo等几种。其中以W18Cr4V钢产量最多，应用最广泛，历时最长。为世界各国所通用。
第三章 一、选择题 1．31210111下面是关于常用刀具材料硬度的比较，那个选项的论述是正确的（A）A金刚石>CBN>硬质合金>高速钢B金刚石>CBN>高速钢>硬质合金 C金刚石>硬质合金>高速钢>CBN D金刚石>高速钢>硬质合金>CBN 2. 31210122下面属于性质脆、工艺性差的刀具材料是（C） A碳素工具钢 B 合金工具钢 C 金刚石D 硬质合金钢 3. 31210113 目前使用最为广泛的刀具材料是（B） A陶瓷B高速钢和硬质合金 C 碳素工具钢 D CBN 4．31210114 W18Cr4V是：（C） A碳素钢 B 硬质合金钢 C 普通高速钢D 高性能高速钢 5．31210125 W18Cr4V比W6Mo5Cr4V2 好的性能是：（D） A硬度 B 韧性 C 切削性能D可磨性 6．31210116 WC—Co类属于哪一类硬质合金：（A） A YG类 B YT类 C YW类 D YM类 7．31210127 应用于切削一般钢料的硬质合金刀具是（B） A YG类 B YT类 C YW类 D YM类 8．31210128 在加工高温合金（如镍基合金）等难加工材料时，刀具材料可首选：（A） A CBN B 硬质合金 C 金刚石 D 陶瓷 9．31210129 在粗车铸铁时，选用：（B） A YG3 B YG8 C YT5 D YT30 10．3121012A碳素钢、合金钢的连续精加工，应选用：（D） A YG3 B YG8 C YT15 D YT30 11. 3121012B 在连续粗加工、不连续精加工碳素钢时，应选用：(B) A YT5 B YT15 C YT30 D YW2 12．31310121 在数控机床和自动线上，一般采用：（C） A整体式刀具 B 装配式刀具 C 复合式刀具D焊接装配式刀具 13. 32210111 增大前角，下面正确的是：（D） A增大粗糙度 B 增大切削效率 C 切削刃与刀头的强度增大 D 减小切削的变形 14．32210122 对于不同的刀具材料，合理前角（γopt）也不同，硬质合金刀具的γopt （B） 要____ 高速钢刀具的γ opt A大于 B 小于 C 等于 D 都有可能 15 32210113 增大前角可以（B） A减小切削力，导热面积增大B减小切削力，导热面积减小 C增大切削力，导热面积增大D增大切削力，导热面积减小1632210114 下面有关刀具前面的卷屑槽宽度的说法，正确的是：（D） A愈小愈好 B 愈大愈好 C 无所谓 D 根据工件材料和切削用量决定 17 32310111 增大后角（A） A减小摩擦 B 增大摩擦 C 切削刃钝园半径越大 D 刀头强度增强1832310121 加工下面哪种材料时，应该采用较小的后角（C） A工件材料塑性较大B工件材料容易产生加工硬化 C 脆性材料 D 硬而脆的材料
1 适用围 本守则作为我公司常用钢材的各种热处理规及注意事项。为一般件热处理的主要技术依据，对结构复杂和工艺上有特殊要求的零件和成批生产的零（部）件，则按专用工艺规程执行。 2 名词术语 2.1 正火 将钢材或钢件加热到临界点Ac3或Acm以上的适当温度，保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2.2 退火 将钢材或钢件加热到适当温度，保持一定时间，随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 2.3 淬火 将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工作在横截面全部或一定的围发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 2.4 回火 将经过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理。 2.5 有效加热区 炉膛炉温均匀性符合热处理工艺要求的装料区域。有效加热区的确定，按JB2251—78《电阻炉基本技术条件》中规定的有关试验方法进行。 2.6 冷却速度 在冷却过程中某一时间或者一定时间间隔工件表面或心部温度下降的变 化率。 2.7 热处理变形 工件热处理时所引起的形状尺寸偏差，垂直于长度向上的变形叫弯曲。 3 热处理加热设备 3.1 正火和退火所使用的加热设备必须满足下列要求。 3.1.1 在加热设备正常装炉的情况下，有效加热区的温度偏差应按下表所列的精度进行调节和控制。
3.1.2 燃料加热炉，其火焰尽量不直接接触工件，以免使工件局部过热。当火焰直接与工件接触时，加热炉结构应使处理工件质量不显著损坏。 3.1.3 热浴加热炉，其热浴对工件不能有腐蚀及其它有害作用。 3.1.4 工件加热后在随炉冷却的过程中，应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。 3.2 淬火、回火加热设备 3.2.1 淬火、回火加热设备必须满足下列要求，有效加热区的温度按下表所列的精度进行调节和控制。 3.2.2 热浴槽中的热浴，对工件不能有腐蚀作用。当采用盐浴炉加热时，应按盐浴脱氧制度对盐浴进行充分脱氧。 3.2.3 燃料加热炉，其火焰尽量不直接接触工件，以免工件过热。当火焰直接与工件接触时，加热炉结构应使处理工件质量不受显著影响。 3.2.4 保护气氛加热炉应根据处理工艺要求能调节和控制炉气氛的成分。 3.2.5 真空炉应能根据处理目的对真空度和炉保持气氛的组成进行调节。 4 淬火冷却介质及设备
热处理工艺规程B/Z61.012－95 （工艺参数）
2012年10月15日
目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火……………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)
热处理工艺规程（工艺参数） 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种： 表1