高速钢

更新时间:2024-09-30 15:59

高速钢(HSS)是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性工具钢,又称高速工具钢或锋钢,俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。

发展历史

1898年,美国机械与管理工程师泰勒(TaylorF.W.)和冶金学家怀特(WhiteM.)研制发明了高速钢,并作了系统切削试验。当时他们确定的高速钢成分为C-0.67%,W-18.91%,Cr-5.47%,Mn-0.11%,V-0.29%,F-余量,与后来的W18Cr4V成分很接近。高速钢刀具可用30m/min的速度切削钢材,其效率比过去用的碳素工具钢合金工具钢提高了好几倍,为美国当时的机械工业生产赢得了巨大的经济效益

W18Cr4V高速钢热塑性不好,由于麻花钻热轧工艺的需要,后来研制成功了W6Mo5Cr4V2高速钢,此外,还有W9Mo3Cr4V。这三种高速钢的切削性能力学性能近似,称为通用型。

20世纪中叶以后,科学技术迅速发展,各种难加工材料不断涌现,通用高速钢的性能已不复使用,于是高性能高速钢和粉末冶金高速钢相继出现,使高速钢刀具材料的性能得到了很大提高。

制作工艺

高速钢的热处理工艺较为复杂,必须经过淬火、回火等一系列过程。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800~850℃预热(以免引起大的热应力),然后迅速加 热到淬火温度1190~1290℃(不同牌号实际使用时温度有区别),后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热,现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体,影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变,进一步提高硬度和耐磨性,一般要进行2~3次回火,回火温度560℃,每次保温1小时。

生产制造方法:通常采用电炉生产,曾采用粉末冶金方法生产高速钢,使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上,提高了使用寿命。

用途:用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀机用锯条及要求高的模具等。

规格成分

规格和外观

规格主要有圆钢方钢板材。钢材的表面要加工良好,不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。

化学成分

中国国标和日本工业标准中主要钢号化学成分如表 6—7—24。

主要种类

高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70~1.65%之间。含合金元素量较多,总量可达10~25%。

按所含合金元素不同可分为:

钨系高速钢(含钨 9~18%);

钨钼系高速钢(含钨5~12%,含钼2~6%);

③高钼系高速钢(含钨0~2%,含钼5~10%);

④钒高速钢,按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒 1~2%)和高含钒量(含钒2.5~5%)的高速钢;

⑤钴高速钢(含钴 5~10%)。

按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。

①通用型高速钢:主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥锯条)和精密刀具(如滚刀插齿刀拉刀),常用的钢号W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC68~70),主要用于制造切削难加工金属(如高温合金钛合金高强钢等)的刀具,常用的钢号有W12Cr4V5Co5W2Mo9Cr4VCo8等。

通用钢

钢号:W18Cr4V(W18)

硬度HRC:62-65

抗弯强度/GPa:3.0-3.4

冲击韧性/(MJm2):0.18-0.32

600℃时的硬度HRC:48.5

特点:强度较好,可磨性好,可用普通钢玉砂轮磨削耐热性中等,热塑性差。

主要用途:通用性强,广泛用于制造钻头、铰刀、丝锥、铣刀齿轮刀具及拉刀等。

高性能钢

钢号:W6Mo5Cr4V2(M2)

硬度HRC:63-66

抗弯强度/GPa:3.5-4.0

冲击韧性/(MJm2):0.30-0.40

600℃时的硬度HRC:47-48

特点:强度高,热塑性好,耐热性、可磨性稍次于W18Cr4V,可用普通刚玉砂轮磨削。

主要用途:适用于制作热成形刀具和承受冲击、结构薄弱的刀具。

钢号:W14Cr4VMnRE

硬度HRC:64-66

抗弯强度/GPa:约4.0

冲击韧性/(MJm2):约0.31

600℃时的硬度HRC:50.5

主要用途:切削性能与W18Cr4V相当,适于制作热轧刀具。

主要性能

又名风钢锋钢,又称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化,并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢,含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素合金元素总量达10~25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后,在室温下虽有很高的硬度,但当温度高于200℃时,硬度便急剧下降,在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度,完全丧失了切削金属的能力,这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好,弥补了碳素工具钢的致命缺点,可以用来制造切削工具。

高速钢一般不做抗拉强度检验,而以金相、硬度检验为主。

钨系和钼系高速钢经正确的热处理后,洛氏硬度能达到63以上,钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松一般疏松应小于1级。

金相检验的内容主要包括脱碳层显微组织碳化物不均匀度3个项目。

1.高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。

2.高速钢中碳化物不均匀度对质量影响最大,冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求,通常情况下应小于3级。

3.用高速钢制造切削工具,除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外,还有一个重要因素是具有红硬性。(红硬性是指刀具在高速切削时,刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。)

一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580~650℃,保温1小时,然后冷却,这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点,如钨系高速钢为1210~1240℃,高钼系高速钢为1180~1210℃。淬火后一般需在 540~560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命,可对其表面进行强化处理,如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。

包装检验

包装

成捆交货,用铁丝捆扎,并有标牌标明炉号,规格等印记。但对冷轧钢还要涂防锈油,并用防潮纸包裹,对银亮钢还应装箱。

检验

检验高速钢碳化物不均匀度与试样的腐蚀时间有关。有关标准中只提出腐蚀要适当不能过腐蚀,这一点往往被人们所忽视。实践证实,如果发生了过腐蚀,就会将碳化物染黑,表现出不均匀程度改善的假相,就可能将质量不好的高速钢误判为优质钢,这一点尤为重要。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}