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 " p4 [2 x2 R% u% l( W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。 3 @# q" e" T+ F6 T 按用途分三类：刃具钢、模具钢、量具钢 * s* l* q* I' Q6 \ d- _ 6 Y, ^ V% ~* S' h' n" o2 U' L* f) Y1.金刃具钢 作用：制刀具、如车刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等。 . j% \3 d. n E3 L 性质：高的HB和耐腐性，高的红硬性和足够的韧性。 4 ?9 {$ C9 A" Z. X3 x) ]4 f如：低合金刃具钢 h0 j+ j" f) q- [8 `! c成分： Wc：为0.8％~1.50 ％ / P# T/ h6 i+ t+ b: N% t Me:总的合金质量分数Me在5%以下 " l. `7 Q' \- d ]- @: z3 K& W Cr.Si.Mn 作用:提高淬透性，提高硬度 ; v) B8 d, P# G c1 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。 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℃。 ' b* k$ A& L0 S 2.合金模具钢： 4 j$ z1 s# @" S# y 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 2 w6 E& x4 U+ N# ` 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。 8 U$ V0 m' }. R 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。 ; m; W& @, v( a+ y$ U3 {6 _% 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。 $ n' N2 p( N( ~5 E- n; @ $ {, z$ k" l2 u( p* 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。 : X0 P* r( p& _ 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。 3 A; |( ]! j7 w+ ^6 }6 X5 A. Y, g3 N5 J 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。 R6 `0 D# w; `* Y) X 8 j0 T6 I1 p- x ~5 [2 k6Cr4Mo3Ni2WV 适制冷热模具。 5Cr4Mo3SiMnVAl:适制冷热变形模具。 7 x# ^/ Y: b$ ~7 n2）热作模具钢 3 f" ?! N& J" R( Y \. S- W P$ Y' e5 h+ m7 H$ Z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。 8 x, k; s( W3 \ & x( l" f+ B a' b7 ~) |0 y. h4 s6 d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。 8 _ g8 \8 D2 H0 t" y6 F 2 s+ [( E. M) `& v常用钢号：5CrMnMo、5CrNiMo / ? L# d4 b2 `6 `# o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。 3、合金量具钢 / V& ?1 t9 n& n& q3 ? 0 r0 r( b8 x4 d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 M O2 D. Q: X; u5 Q 5 U! ]. ? b, W9 i+ g6 F1 m, ST10A 、 T12A 、价低，可获高 硬度 、高耐磨，但会引起尺寸变化。 / i! X& m$ c! Z2 A) ] : q0 y6 R @' @, g+ U: O; Y# `( tGCr15 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。 ) @! h2 V2 R& \* ?! l& x: z ) H3 c i! }! x/ t/ V二、 高速钢 " { Y7 |& h0 ` D! \& w" \& k3 @( R 特点：红硬性高达 600℃，有高的强度 、 硬度 、耐磨性及淬透性。 7 D& a( x: `4 W6 M适用于：各种用途和类型的高速切削刃具。 以 W18Cr4V 为例： / a8 a- c, a, F5 _, k4 b! y$ R / ^' C, ]0 A3 j2 d2 ?/ I" S# U: s, b1 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。 5 i& @' Z \# p7 A/ h ; C/ j/ I5 w! d0 A, [( v( g, 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。 ; | y, x7 K% a2 [* d V 9 b2 U: N0 F7 BCr——主要提高淬硬性，也可提高回火稳定性和抗蚀能力。 6 p, S: F M, V# H 3 Y5 y* K! J9 a* O5 ?8 ^+ sV ——造成红硬性主要元素。回火时析出Vc质点，产生二次硬化。 / O& M( b/ x" x7 b 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。 7 h$ P B- l+ w7 J, \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 。 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。 ; v4 Q8 L$ Y: }* B$ r4 J! R9 Q% J 9 d4 @& U, F: h$ m- u! }淬火：温度为1260～1300℃ ， 使碳化物溶入A，提高淬透性、红硬性。 " g6 G" g- J% P4 J- M- Z+ N6 E: ?9 V, n 预热温度：简单件一次预热：800~850℃ 。 3 Y5 {1 R9 P" {7 ?3 c; a % p0 @; K# c9 e' j$ S' w h, U复杂件二次 预热：一次预热500~600℃ ； , }* W" Y6 c0 v4 G/ ]- `+ M3 \ 3 ?! y2 |: l! n6 \6 O2 ?6 X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。 7 l' U& ~; B+ p / w7 ]+ P5 A- s' 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。 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%） 。