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 % b! N2 i' w! p y, m/ G; h一、合金工具钢 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 % F9 r" P; ?3 l: T - [% y. R7 H( U- T2 J2 I8 ~1.金刃具钢 ( r! r' c; o/ r作用：制刀具、如车刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等。 & t7 i7 O# c# j" ~1 k. y% P5 Y 性质：高的HB和耐腐性，高的红硬性和足够的韧性。 " v6 @! a- q* F+ A; y2 l! u+ y 如：低合金刃具钢 6 J5 [. Q- u' O% p& h1 B+ D+ p : G* z2 h2 y% ?- h5 q成分： Wc：为0.8％~1.50 ％ 5 D- y' y {3 O/ h! h9 Z+ |' Y( h Me: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 3 y# ^3 X- _! o, R& d/ z( w3 W: l9 w 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。 2 |! B% _) V6 I4 A" s' G$ v) Q 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℃。 ' j F; Z) i" N/ `2.合金模具钢： - x% D9 K1 R4 H 4 m6 i% x# f& F$ o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 a）冷作模具钢 6 u+ R) V3 {7 n/ J0 ~$ V0 n) J! D 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。 7 \, O4 J, |- u4 ~ 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。 ! t9 U, h& X2 e- V! a( l" J 8 c0 ? C8 D7 V: `0 y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。 M2 G8 {, f0 P1 G8 j2 q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。 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。 ; i3 z, e' ?' @3 r/ ^1 f 2）热作模具钢 1 V! J6 }4 M8 {* ]* ~8 R 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。 6 r1 C; s; n7 F, b: u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。 常用钢号：5CrMnMo、5CrNiMo % y- B/ @7 I6 |# \% s/ ~ 7 ^; y8 j. D- i4 h& d& G1 r' K3 I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。 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。 / a- ?+ I. E% j+ y6 n, U3、合金量具钢 0 @' l0 Y$ p$ x- \' _3 \: ~$ c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。 0 O* Z9 ?! k; n# {7 @! Y: bT10A 、 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。 $ e. T7 e% q& b 二、 高速钢 # c; M' s3 K s" f( P: G 特点：红硬性高达 600℃，有高的强度 、 硬度 、耐磨性及淬透性。 8 h7 c; {* A4 t' A适用于：各种用途和类型的高速切削刃具。 1 M2 \" m7 s$ C2 F 1 z$ o: ~3 k5 {" h以 W18Cr4V 为例： : C" e7 O) P( `, h$ z+ u* O* Z% y / v6 x& Q6 S9 C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。 1 {" R( i, f! q0 L7 k W——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。 & ]: L* S: L7 s" G* Q $ S; o& D- d5 k6 A- k/ HCr——主要提高淬硬性，也可提高回火稳定性和抗蚀能力。 9 b" h, a; H0 ~& G" O! UV ——造成红硬性主要元素。回火时析出Vc质点，产生二次硬化。 ) h# y% K) \( S 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。 3 }2 h' b! O( A0 o/ Z2 ~! _& R# R 热处理： 一般为退火、淬火+回火 R, ~- L5 z/ [$ ?0 _ 退火：球退加热温度860～880℃ ， 保温2~3h，索氏体+合金碳化物，207～255HBS 。 8 \, y. J& r* [0 x' ]/ F; Q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。 : v+ }8 M7 x, ~1 j/ l1 g淬火：温度为1260～1300℃ ， 使碳化物溶入A，提高淬透性、红硬性。 4 V+ K0 M+ z& b2 w& m; O2 s; K 预热温度：简单件一次预热：800~850℃ 。 * I" p( Y, J m6 V 复杂件二次 预热：一次预热500~600℃ ； " a; P" X% x# {7 R/ M H4 V" B Q" c7 S 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。 / p0 u ~- A7 {7 v* W3 k( T 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%） 。