合金工具钢与高速工具钢的常识

磨界之神

合金工具钢与高速工具钢的常识 一、合金工具钢 % }9 _, S3 o ?7 y是在碳钢基础上，再加上适量的Ml的钢。比碳素工具钢具有更高HB、耐腐性、特别是具有更好的淬透性，红硬性和回火稳定性等。因而可制截面积大，形状复杂，性能要求高的工具。 按用途分三类：刃具钢、模具钢、量具钢 k3 I$ F, c( `9 D 1.金刃具钢 作用：制刀具、如车刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等。 ) r' u1 ]6 [( t. u$ i: B . Q5 S5 u; n7 n" f性质：高的HB和耐腐性，高的红硬性和足够的韧性。 0 I) i; C% j/ l# ?/ e6 L+ |如：低合金刃具钢 $ G9 B$ e( i' p3 U6 @* ~4 {. D $ t, U* i) s4 O" Q' d成分： Wc：为0.8％~1.50 ％ N: f2 U( R: ~1 n$ g & z- \+ y S) p: G& o) o% CMe:总的合金质量分数Me在5%以下 0 J- f Y4 }# N1 uCr.Si.Mn 作用:提高淬透性，提高硬度 w、v 形成碳化物元素：提高硬、耐磨性和红硬性，提高回火稳定性。 # _" q% c7 @! m) ?/ Y, }) q+ r热处理: 球化退火、淬火及低温回火(可在油中淬火,变形小),使用温度<300℃。 $ @( v' ^7 B4 B$ D7 L9 z! O2 N* B ' ^1 L W/ |+ m v2 E2.合金模具钢： / D- s8 Z6 A) O0 X, o. A& U ! i9 C( Z' x2 u# ^9 w% |2 H冲压和模锻是金属材料成形的重要方法，用于成形的模具所用的钢，称模具钢。 按模具工作条件分： 冷作模具钢 、热作模具钢 1 o1 P& q# p4 J( `7 }& w a）冷作模具钢 3 a( B' K! @* P. X. |! i# [用于制造在冷态下使金属变形的模具，如冷冲模，拉延模，冷挤压模等。在工作时，不承受较大的冲击载荷，但模具表面严重磨损。因此，必需具有高硬度、高耐磨及足够韧性。 " |+ d- h$ ]1 x+ {如 T8A、T10A、T12A、优点：价低，切削加工好，缺点：淬透性低耐磨性低，变形小、寿命低。 适用于制造尺寸不大 、形状简单、载荷较小件。 如Cr12、Cr12MoV等，具有淬火变形小、淬透性好，耐 磨性高，广泛用于载荷大、形状复杂的高精度模具。 - E( n$ y! Q* F! F `: I8 t w! o0 k& J- g高碳高铬钢典型钢号：Cr12、Cr12MoV。属于莱氏体钢，锻打后采用等温退火软化硬度为207～267HBS，淬火工艺有两种： 一次硬化处理：低温淬火+低回。如Cr12.淬火温度950～980℃，Cr12MoV选 980～1083℃淬火，回火在200 ℃ 左右，使钢具有高硬度和耐磨性，较小热处理变形；二次硬化法 ： Cr12MoV，1050～1080℃淬火。A＇较多，490～520℃回火，并多次进行，硬度60～62HRC。适宜于工作温度较高（400～500℃）且受载荷不大或淬火后表面需氮化模具。 高碳中铬钢：如Cr6WV、A2(Cr5MoV)国外用的较多。属过共析钢,锻造退火后硬度为241HBS，Cr6WV淬火960～980℃，热油淬火，及时回火（开裂倾 向大）。可替代高碳高铬钢制冷冲模，冷墩模和冷挤压模。 ' c0 R7 Y: O7 x; i# q基体钢 ：在高速钢成分上，添加或调整合金元素并适当增减碳的质量分数，改善钢的性质，适应某些用途的钢种，均称基体钢。65Cr4W3Mo2VNb 适制形状复杂，冲击较大，尺寸较大冷变形模。 " N' D# z' d/ ~" O0 X 6Cr4Mo3Ni2WV 适制冷热模具。 5Cr4Mo3SiMnVAl:适制冷热变形模具。 ) P4 M$ J) q% Y/ q1 @ ! \% u7 F' @: X' ]0 y8 f2）热作模具钢 % j) D7 l- t: S' J- T# u 用于制造在受热状态下对金属进行变形加工的模具如热锻模、热挤压模和压铸模。承受较大的冲压载荷，还受很大的压应力，拉应力和弯曲应力以及炽热金属在模腔中流动所产生的强烈摩擦力。 - b# Q' Q' g' g: i+ M* `性能要求：在受热条件下保持其高硬度、高强度和韧性，还具有抗热疲劳能力及足够淬透性。 4 @$ P1 H A5 z' X0 B% N% v$ J; y常用钢号：5CrMnMo、5CrNiMo 4 W' I/ s/ K; s3 W( } 热锻模的热处理：加热温度820～870℃，中温或高温回火，组织为T回或S回， 硬度为40～47HRC。 $ F) I1 M( a) V* I% U 9 N5 ]! C& Q$ a `: e压铸模：常用材料3Cr2W8V。工作时，与炽热金属接触时间较长，要求更高的红硬性和导热性及抗热疲劳能力。还需具有抗高温金属液的腐蚀和金属液的冲刷能力。3Cr2W8V.在400～500℃及800～850℃两次予热，减小变形。淬火温度为1050～1150℃油或空冷。 一般工作在560～620℃以下。 * x. Y# R4 i2 H/ V& _9 y. I % D5 {% q: S" d2 V3、合金量具钢 ( R: l9 `) N3 f0 Y `9 Q, h5 Y 0 c l2 { V7 E- n( r9 o* t量具是机加过程中控制加工精度的测量工具。如千分尺、块规、塞规等。受到磨损与碰撞。应有高硬度（58~64HBC）和耐磨性，高的尺寸稳定性及足够韧性。 + y8 t- `: U E5 |; s8 m ) w' z/ H; } z1 eT10A 、 T12A 、价低，可获高 硬度 、高耐磨，但会引起尺寸变化。 GCr15 变形小，淬透性较大，油淬内应力小，且有 合金， 使 M 分解温度提高 , 使组织稳定性提高。因此，高精度和复杂件常用 合金钢 制。 热处理 为淬火 + 低回。有的进行冷处理。降低 A＇ ，精加工后进行一次时效处理。即在 100~150 ℃长时间（ 24 ~36h ）回火，稳定组织，消除应力。 二、 高速钢 特点：红硬性高达 600℃，有高的强度 、 硬度 、耐磨性及淬透性。 8 b! U) Z4 [% Y) \! W3 b1 B+ k( e / H8 r( a5 I& H* u适用于：各种用途和类型的高速切削刃具。 - V- H! I* I3 ]( o) A- w' n1 o以 W18Cr4V 为例： 7 }4 J# ~; ~, f. J% c# f成分： Wc＝0.7~0.8 %,它与W、Cr形成合金碳化物，另外还在溶入高温A中获M过饱和。保证 高HB。高耐腐以及良好的红硬性。 2 S. P( Q- c$ K tW——具有红硬性的主要元素，含有大量W的M具有高的回火抗力。在500~ 600℃回火时，能发生二次硬化。 9 e7 Z- a$ o" q+ H& ]Cr——主要提高淬硬性，也可提高回火稳定性和抗蚀能力。 3 |+ F2 K! g- OV ——造成红硬性主要元素。回火时析出Vc质点，产生二次硬化。 # U& r$ A8 W& n 锻造： W18Cr4V 属莱氏体钢。骨骼状莱氏体共晶网及不均匀 的合金碳化物，必需锻造打碎。锻造比Y>10，终锻温度>900℃,以免锻裂，锻后缓冷。 ; X7 y* d: F0 w/ j: | 热处理： 一般为退火、淬火+回火 ; U9 E$ |$ J5 F/ T2 v3 J& U2 z 1 Y- R- q$ U& S% |退火：球退加热温度860～880℃ ， 保温2~3h，索氏体+合金碳化物，207～255HBS 。 ! x' L* `$ y5 u0 E 目的：消除锻造内应力，降低硬度，细化晶粒，为切削和热处理作准备。 淬火：温度为1260～1300℃ ， 使碳化物溶入A，提高淬透性、红硬性。 4 K9 \% O6 U6 `- T# c, ?! \: |# j 预热温度：简单件一次预热：800~850℃ 。 5 T& ~. K7 Q4 ^# b " p3 f) |% L% G7 W7 m. h5 r复杂件二次 预热：一次预热500~600℃ ； 二次预热800~850℃，常以熔盐，淬火常用油冷或分级淬火。组织为M+K+A`（30%左右），硬度为63~64HRC。 回火：550~570℃三次回火，每次回火1h，一部分碳及合金从A中析出，降低A＇中碳及合金的质量分数。提高M 转变温度，当随后冷却时。就有部分A＇转变M使硬度提高。另外回火时，特殊碳化物的弥散析出所产生的“二次硬化”会使钢的硬度达到最大值。 " Q6 C+ Z8 I) Z( D1 w! q三次回火原因是，可使A`减至最低量（一次回火剩15%，二次剩3~5%，三次剩1~2%） 。