高速钢材料

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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。
( E& p# o! O0 y9 C6 z普通高速钢
6 ~5 B7 Y! W$ h% q4 T" |3 s
* Z6 M; _' L9 b3 I$ \图一： 高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
本站注：按照通常的国际标准，只有含钴量在2%以上的高速钢才称为高性能高速钢，代号为HSS-E。其它如铝高速钢等，虽然性能较普通高速钢有所提高，但尚未有证据表明可以达到钴高速钢的同等性能。
- z# _% J+ M0 w. q! X3 j. Y" v粉末冶金高速钢
% x- e* G, \' ~/ I: Y
图二：粉末冶金高速钢及其制品。
近几年来高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢，它的能优于熔炼高速钢。用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水，得到细小高速钢粉末，筛选后为0.4mm以下的颗粒；在真空(0.04Hg)状态下，密闭烧结达到密度65%；再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯，然后锻轧成钢材，这样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题，而它无论截面多大，其碳化物级别均为一级。碳化物晶粒极细，小于0.002mm，而熔炼高速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。
. w* f4 Q) }: I9 F# j, V5 q! p; J牌号为CPM T15的粉末冶金高速钢，它的强度、韧性分别是同化学成分的熔炼高速钢的2倍及2.5倍。尽管含钒量达5%，但由于碳化物晶粒细，可磨性依然很好。高温热硬度也比熔炼高速钢提高0.5-1HRC。
3 F# P( M1 K1 c又由于其物理机械性能高度各向同性，淬火变形小。碳化物颗粒均匀分布的表面较大，不易从刀具的切削刃上剥落，小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍，大尺寸刀具提高20-30%。
粉末冶金高速钢具有良好的力学性能，适合制造：间断切削条件下易崩刃的刀具、强度高而切削刃又必须锋利的刀具，如插齿刀、滚刀、铣刀，高压动载荷下使用的刀具。
/ H, \% t! t' L7 J$ G/ i% {它的碳化物偏析小，晶粒细，可磨性好，适合制造：大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。这类材料的高温热硬度高，又适合制造难加工材料所用的刀具，确实是面面俱到。
粉末冶金高速钢生产过程较复杂，造价较高。中国钢厂提供的品种较少，市场用量也很少。国际上著名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金高速钢，日本神户制钢所、日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢，供应量也在迅速增长。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头、铣刀、丝锥，NACHI公司制造了滚刀、插齿刀、剃齿刀。有理由相信技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用，为金属加工业带来新的发展。
高速钢的市场定位及发展趋势

图三：高速钢材料按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
自二十世纪初发现高速钢以来，对现代工业发展起到了重要作用。可以说没有高速钢，就没有现代的金属加工业。尽管六十年代起，硬质合金等材料崛起，但是对于制造形状复杂、磨削困难的刀具，如拉刀、剃齿刀、插齿刀等，高速钢始终处于主导地位。特别是要求刀具具备高韧性时，就非高速钢莫属了。
/ f! n# |2 D: ~+ O. ^高速钢的主要应用领域是机械和工具制造业，必然要适应这个行业的发展，近几年来机械加工采用了高速度的数控机床，例如加工中心、车削中心等，金属切削速度越来越快，要求刀具必须具有高速使用性能，即热硬性、耐磨性、冲击韧性要好，因此，厂家纷纷研发符合上述要求的高速钢材料。
2 V+ q5 u; P, u5 S+ i% R在机加工费用中，材料约占15-20%，刀具约占25-35%。用户对刀具的选用也越来越趋向合理，即选用性能与价格比好的刀具。
高速钢刀具占主导地位的领域，如精密零件、复杂零件、成形加工零件的市场也越来越大，对可磨性的要求也越来越高。
高速钢-走过一个世纪的钢种，应瞄准特定市场空间，提高自身技术含量，去抗衡其它材料的挑战。
# @/ J( p( i, C中国常用高速钢材料性能表(本站整理)
( o' Y5 ^% G2 U高速钢牌号
淬、回火硬度
* z5 h: ~- ]. G; W5 Q* THRC
抗弯强度
! ~. n  D4 v. F" R% b, F4 x/ G' zMPa
' |1 U, i/ u, ?4 [! X冲击韧性
: t9 k' x+ r+ ^2 Q9 ^8 {. }MJ/m2
+ N' D0 I3 |( [600℃下的硬度
3 N$ v$ Q, u+ Z0 f/ `; FHRC
中国牌号
- a% q) t: V6 j2 Z" Y) Y5 u习惯名称
$ y8 p7 F5 s; w$ r相似ISO牌号
W18Cr4V
) c. W1 a- k$ X% x5 E- OT1
HS18-0-1
4 U: _4 y! x9 U0 k# J' [62-65
3430
9 [, }9 }- Z- w7 [4 c0.29
50.5
: q8 P& ^6 ^& k# Z: S' kW6Mo5Cr4V2
M2
! K& ~3 H% w, lHS6-5-2
, @& y1 ~/ e" d+ _( s( |3 n( p63-66
3500-4000
6 m" n  y+ m& m, w$ ^; u9 U, H0.30-0.40
6 w6 i. ~  X8 E5 I47-48
' r4 |- l. E1 r; ?+ L5 l' B6 C6 qW9Mo3Cr4V
64-66
4000-4500
- B9 ~% j" n% q: O/ O2 H2 G0.35-0.40
W6Mo5Cr4V3
2 a, J5 l6 a. ]2 [M3
HS6-5-3
65-67
$ `& {+ d) r( X/ ]2 V, o! k0 r4 z3200
; J( B. y) o. h; l: q  q+ u- v9 J0.25
51.7
7 e$ S& B6 m0 N2 lW6Mo5Cr4V2Co5
% L4 R7 y& v/ J4 ?; I$ P0 ~HS6-5-2-5
65-66
3000
0.30
+ {+ F1 l7 J0 G% D- y- |: l  p  S( C54
+ _( b  Z' }  k% P$ PW10Mo4Cr4V3Co10
HS10-4-3-10
/ y3 ]% w4 O% [- q6 \" Q5 X, j67-69
2350
55.5
7 N- R. Y' o' N! ?5 y% ]W2Mo9Cr4V2Co8
0 J, _) j  F& u; XHS2-9-2-8
66-68
2700-3800
) A7 e  ^" Y8 {0.23-0.35
55
W7Mo4Cr4V2Co5
M41
! G+ Z! `* `* u  ^  @$ GHS7-4-2-5
66-68
2500-3000
0.23-0.35
$ R, ^* f9 R; q6 E6 i: n3 _( f' X54
W12Cr4VCo5
HS12-0-1-5
* g; }) g! F5 k/ r# e6 b66-68
8 u5 T4 W" g0 i* P/ F/ a3000
+ S' T- w: @. L$ b1 Z0.25
3 m2 @6 c; T% O. u9 _54
W6Mo5Cr4V2Al
501钢
66-69
- T& i8 Z; U% }1 r( G$ g* q3 X3000-4100
0.25-0.30
6 v- R$ R# y7 X9 R& J, ]55-56
: g# ^3 V* L( t0 n' u110W1.5Mo9.5Cr4VCo8
' ^, z3 R! W4 @# Y' q- H5 |M42
67-69
1 w7 S4 C- f2 i) b( \8 }2650-3730
0.23-0.29
! O( H6 p8 ^, x5 q55.2
W10Mo4Cr4VAl
( _. H- l! T7 b5F6钢
68-69
3010
0.20
) M- y+ `3 x1 [5 z7 U54.2
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