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考考你,高速钢知多少?

前言:高速钢自20世纪初被发现以来已经有100多年的历史。作为现代工业必不可少的钢种之一,可以说没有高速钢就没有现在的金属加工业。那么在这个新材料新工艺层出不穷时代,高速钢是如何走过一个世纪并与其他新材料相抗衡的呢?



一、高速钢之发展历程知多少

高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的,一种含多碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金工具钢,具有高硬度、高耐磨性以及高耐热性等特点,所以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。

在高速钢被发明之前,人们普遍用来切削的刀具是合金工具钢。1900年由美国匹兹堡伯利恒钢铁公司生产的W18Cr4V(现国际标准代号为18-0-1)高速钢在巴黎博览会上的公开演示,成为高速钢发展史上第一个无可置疑的里程碑,并使得切削中碳钢的速度提高到大约30m/min。20世纪60年代后期,粉末冶金高速钢制造工艺在瑞典开发成功,并于70年代初期进入市场。粉末冶金工艺不仅解决了传统冶金工艺中存在的碳化物组织质量问题, 而且还开辟了一条超高合金含量的高速钢的新途径。到1980 年欧、美、日、俄等国开始生产粉末冶金高速钢;氮化钛涂层用于高速钢切削刀具,寿命大幅提高。1990年粉末冶金高速钢实现高合金冶炼,新钢种热处理硬度达70~72HRC。高性能高速钢和粉末冶金高速钢相继出现,使高速钢刀具材料的性能得到了很大提高。



二、高速钢之工艺性能知多少

高速钢又名风钢或锋钢,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。按照其制造工艺高速钢可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。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。其热处理工艺较为复杂,必须经过淬火、回火等一系列过程。


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。

生产制造方法:通常采用电炉生产,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。

用途:用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。


三、高速钢之现有种类知多少

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%。

1.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%)。


2.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。

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