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 6 p: s/ F0 Z7 k一、合金工具钢 " h' [9 v u1 h; X4 k8 I 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。 2 \& N' |1 N, l0 M& C" x 1 r6 Q" {# R5 O$ P# A& _& H" d9 ?3 y按用途分三类：刃具钢、模具钢、量具钢 1.金刃具钢 : {* v# G8 j9 i* o作用：制刀具、如车刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等。 . I0 a& u& n0 @! c7 v 性质：高的HB和耐腐性，高的红硬性和足够的韧性。 ) k# y2 D: U( s6 o$ t$ r 0 Z; \1 T" U P( w& H* w2 S如：低合金刃具钢 4 v! z& ^5 E, c* a8 k 成分： Wc：为0.8％~1.50 ％ ! W3 c0 I1 J' yMe:总的合金质量分数Me在5%以下 Cr.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。 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℃。 2.合金模具钢： 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 4 n) T3 S/ J0 o* m* m; x4 r- a7 @ 3 u& S& |7 z8 M# `a）冷作模具钢 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。 j7 C/ u1 n6 S0 b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。 6 X: V T5 {" e3 [9 [0 q 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。 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。 ! O2 j4 u4 U) v, q8 ^( _, S. [* F) x 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。 ' H& U9 q# I2 h+ E; y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。 6Cr4Mo3Ni2WV 适制冷热模具。 5Cr4Mo3SiMnVAl:适制冷热变形模具。 8 S9 `1 W0 J* L% o4 x. d2）热作模具钢 , s: c* Z; [& ]0 I * C* O5 k' J* O7 `$ V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。 * r9 \) M/ F9 m, H$ c3 @& i 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。 ' i% Y) x, {7 a, b t( D 常用钢号：5CrMnMo、5CrNiMo & v3 _9 `. R2 Q7 |) l* ^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。 - ~+ r& H8 W" j1 r8 ]" U0 H 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。 3 _ p. u6 u) Y/ a1 ^7 L/ ` 6 I& [. r) X6 k a" L3、合金量具钢 ( I) O* |* T0 n8 ~1 B 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。 T10A 、 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。 - A, b _) Y* w7 Q7 J 二、 高速钢 / |( _+ w0 a& v& \% M B, R特点：红硬性高达 600℃，有高的强度 、 硬度 、耐磨性及淬透性。 适用于：各种用途和类型的高速切削刃具。 2 @ B( W, i2 O$ u以 W18Cr4V 为例： 4 u; j2 L4 i. X, B 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: G4 a3 |( A ; _3 d6 w3 M3 e9 A9 t I# ~ pW——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。 7 [9 N$ D- ?6 B% s Cr——主要提高淬硬性，也可提高回火稳定性和抗蚀能力。 0 X7 Z0 v$ V5 m6 U5 j/ x- [ 9 U4 e0 D) q9 t5 kV ——造成红硬性主要元素。回火时析出Vc质点，产生二次硬化。 . T& o2 `) ]# o* T. f& W, G 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。 ) o9 W- E( P0 m# A2 _" N" _ 热处理： 一般为退火、淬火+回火 退火：球退加热温度860～880℃ ， 保温2~3h，索氏体+合金碳化物，207～255HBS 。 7 S7 ]! Q% _% e- Y 9 S4 p6 n* B: U3 |6 G# l# G( F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。 % \9 u2 R0 S( V- d# Z 预热温度：简单件一次预热：800~850℃ 。 " [4 G" Z# {5 t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。 % N. g+ }8 A- ^- M ( Y3 j+ ~. Y, p; L0 n. V( N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。 " p8 l7 N; p- C# n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%） 。