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 . c( O5 U2 K0 v; M& Y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。 , B; A0 A- @" p3 B+ q按用途分三类：刃具钢、模具钢、量具钢 ' ^1 m* W( ]- _8 l$ z9 L) {" j1.金刃具钢 作用：制刀具、如车刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等。 & Y1 g" z3 y. M 5 b) N) E" ?; l! h s5 W0 j性质：高的HB和耐腐性，高的红硬性和足够的韧性。 7 z; N% J+ K# C, | 如：低合金刃具钢 9 o: J! _$ @' G0 D1 X7 s2 J1 ?成分： Wc：为0.8％~1.50 ％ " r y& v! S' p+ m, y Q# r Me:总的合金质量分数Me在5%以下 * i: @" q5 x! n0 _+ Z + \) X v9 D( \0 rCr.Si.Mn 作用:提高淬透性，提高硬度 : G! u9 r2 y4 g, c3 s- v; Ew、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 X4 F% h# G8 O1 o6 y1 b: o 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： , x9 V, N% R& f1 t6 N' e0 s 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 ^: v& X) a1 `0 o! A % e" z$ [. e r' @1 o7 K4 @; na）冷作模具钢 ( @* H6 j) x, W( F9 {# i% k $ F, G) x3 a" g) r% |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。 # C% }; J* S& Y, O 1 c" a& O2 Q2 m" G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。 2 ^' k1 L$ n9 z! @: b . }5 @$ X" L$ B C: l5 A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。 ) C e7 z+ c# r% ? 8 f& X9 G) [6 d8 {, R3 a2 l; Y" m0 h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。 . [2 D! f) |- ]" _6 A+ A! G, [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。 " F0 J7 o5 I6 ~! n3 c3 a1 Y 6Cr4Mo3Ni2WV 适制冷热模具。 5Cr4Mo3SiMnVAl:适制冷热变形模具。 2）热作模具钢 & U \/ {0 g5 Y: x2 e" p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。 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 ~! H2 k* @0 y5 H 5 C4 D* q* Z5 L2 G常用钢号：5CrMnMo、5CrNiMo ' P# E/ T( v' U) G; O 7 w' T9 s" n6 \! z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。 6 O/ Z$ g% l1 ?6 t7 G1 P 8 j6 j& c0 F+ T3 K- _) a+ g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。 $ r. V8 O, w8 k& w4 R5 P, `, p6 | 3、合金量具钢 & D; P( m# h6 Y! K5 E& |$ R$ k' y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。 " Y! m/ C' ?% u2 e8 C, h 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。 9 e" Q K% H$ J" u" p ) s. |+ w5 K6 I8 t二、 高速钢 ; z" B4 ~8 h/ ]! `; x- V 特点：红硬性高达 600℃，有高的强度 、 硬度 、耐磨性及淬透性。 ' ~8 p8 D$ e6 j2 Y 6 n' b$ N& |% D# m适用于：各种用途和类型的高速切削刃具。 以 W18Cr4V 为例： 6 J5 X" `& i/ R( }0 n) s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。 % ^ {0 n6 \* }) P; P 9 f/ D, ^/ c* d: {. S: \ M+ d9 SW——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。 6 T7 G5 t- t7 I; m/ O4 r) k Cr——主要提高淬硬性，也可提高回火稳定性和抗蚀能力。 ( {# x) d7 n% z7 g) C0 qV ——造成红硬性主要元素。回火时析出Vc质点，产生二次硬化。 ) P: ^% P, Y9 r0 Z . r5 O( f- [ Q) 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。 热处理： 一般为退火、淬火+回火 . ?4 y7 J+ b8 G1 w9 R% m) I& u& ?退火：球退加热温度860～880℃ ， 保温2~3h，索氏体+合金碳化物，207～255HBS 。 ! v1 [( q7 _' [# J 4 G$ t1 m, o3 ^. y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。 2 v0 s" N7 {+ v 淬火：温度为1260～1300℃ ， 使碳化物溶入A，提高淬透性、红硬性。 " w! ?- N, Z2 N# H( c" w$ q ; H; d0 v8 Q, |- g, h, w# e' `' {, D预热温度：简单件一次预热：800~850℃ 。 / u8 t! x S! t7 F- A3 l, W 复杂件二次 预热：一次预热500~600℃ ； ; v, c1 j& Y: l3 b6 _ u, 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。 . G9 |& }2 g- E5 r, h ! l" w; m6 x5 I) O9 K$ v3 ]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。 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%） 。