供應(yīng)進(jìn)口高速鋼進(jìn)口日本日立SKH2高速鋼 高耐磨 高韌性SKH2高速工具鋼

高速工具鋼（東莞市長(zhǎng)安德鴻金屬材料行）

工具鋼的一類，以鎢、鉬、鉻、釩，有時(shí)還有鈷為主要合金元素的高碳高合金萊氏體鋼，通常用作高速切削工具，簡(jiǎn)稱高速鋼,俗稱鋒鋼。

高速工具鋼簡(jiǎn)介

形成原理

　　高速工具鋼主要用于制造率的切削。由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強(qiáng)度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧

高速工具鋼

等。高速工具鋼經(jīng)熱處理后的使用硬度可達(dá)HRC63以上，在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度，而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。退火狀態(tài)的高速工具鋼的主要合金元素有鎢、鉬、鉻、釩，還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。這類鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，其主要的組織特征之一是含有大量的碳化物。鑄態(tài)高速工具鋼中的碳化物是共晶碳化物，經(jīng)熱壓力加工后破碎成顆粒狀分布在鋼中，稱為一次碳化物；從奧氏體和馬氏體基體中析出的碳化物稱為二次碳化物。這些碳化物對(duì)高速工具鋼的性能影響很大，特別是二次碳化物，其對(duì)鋼的奧氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影響。碳化物的數(shù)量、類型與鋼的化學(xué)成分有關(guān)，而碳化物的顆粒度和分布則與鋼的變形量有關(guān)。鎢、鉬是高速工具鋼的主要合金元素，對(duì)鋼的二次硬化和其他性能起重要作用。鉻對(duì)鋼的淬透性、性和耐磨性起重要作用，對(duì)二次硬化也有一定的作用。釩對(duì)鋼的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。

物理性質(zhì)

　　高速工具鋼的淬火溫度很高，接近熔點(diǎn)，其目的是使合金碳化物更多的溶入基體中，使鋼具有更好的二次硬化能力。高速工具鋼淬火后硬度升高，此為次硬化，但淬火溫度越高，則回火后的強(qiáng)度和韌性越低。淬火后在350℃以下低溫回火硬度下降在350℃以上溫度回火硬度逐漸提高，至520~580℃范圍內(nèi)回火（化學(xué)成分不同，回火溫度不同）出現(xiàn)第二次硬度高峰，并超過淬火硬度，此為二次硬化。這是高速工具鋼的重要特性。

　　高速工具鋼除了具有高的硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能外，還具有一定的熱塑性、可磨削性等工藝性能。

　　鎢系高速工具鋼主要合金元素是鎢，不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過熱敏感性小，脫碳敏感性小、熱處理和熱加工溫度范圍較寬，但碳化物顆粒粗大，分布均勻性差，影響鋼的韌性和塑性。

　　鎢鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鎢和鉬。其主要特性是碳化物的顆粒度和分布均優(yōu)于鎢系高速工具鋼，脫碳敏感性和過熱敏感性低于鉬系高速工具鋼，使用性能和工藝性能均較好。

　　鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鉬，不含鎢或含少量鎢。其主要特性是碳化物顆粒細(xì)，分布均勻、韌性好，但脫碳敏感性和過熱敏感性大、熱加工和熱處理范圍窄。

高速工具鋼分類

　　含鉆高速工具鋼是在通用高速工具鋼的基礎(chǔ)上加入一定量的鈷，可顯著提高鋼的硬度、耐磨性和韌性。

　　粉末高速工具鋼是用粉末冶金方法產(chǎn)生的。首先用霧化法制取低氧高速工具鋼預(yù)合金粉末，然后用冷、熱靜壓機(jī)將粉末壓實(shí)成全致密的鋼坯，再經(jīng)鍛、軋成材。粉

高速工具鋼

末高速工具鋼的碳化物細(xì)小、分布均勻，韌性、可磨削性和尺寸穩(wěn)定性等均很好，可生產(chǎn)用鑄錠法個(gè)可能產(chǎn)生更高合金元素含量的超硬高速工具鋼。粉末高速工具鋼可分為3類，類是含鈷高速工具鋼，其特點(diǎn)是具有接近硬質(zhì)合金的硬度，而且還具有良好的可鍛性、可加工性、可磨性和強(qiáng)韌性。第二類是無鈷高鎢、鉬、釩超硬高速工具鋼。第三類是超級(jí)耐磨高速工具鋼。其硬度不太高，但耐磨性極好，主要用于要求高耐磨并承受沖擊負(fù)荷的工作條件。

　　高速鋼按所含合金元素可分為：①鎢系高速鋼(W 9～18％)、②鎢鉬系高速鋼(W5～12％，Mo 2～6％)、③高鉬系高速鋼(W 0～2％，Mo 5～10％)。各系又可按含釩量的多少分為一般含釩量(V 1～2％)和高含釩量（V 2.5～5％）。任何高速鋼如含鈷 (Co 5～10％)時(shí)，又歸入鈷高速鋼。

　　高速鋼按用途可分為綜合性通用型高速鋼和特種用途高速鋼兩類。通用高速鋼廣泛用于制作各種金屬切削普通（如鉆頭、絲錐、鋸條）和精密（如滾刀、插齒刀、拉刀）。被切削材料一般硬度 HB≤300。特種用途高速鋼又可分為高釩高速鋼，一般含鈷高速鋼和超硬型(HRC 68～70)高速鋼(表2)。　高速鋼主要用途是制造高速切削工具，除具有高硬度（一般大于HRC 63,高的可達(dá)HRC 68～70）,高耐磨性和足夠韌性外，還要有在高速切削下刀刃不因發(fā)熱而軟化的耐熱性。耐熱性通常用紅硬性衡量,也就是在580～650℃把鋼先后加熱4次，每次保溫 1小時(shí)后空冷，然后在室溫下測(cè)定其硬度值。高速鋼的韌性通常用彎曲強(qiáng)度和沖擊值來衡量。近年來，高速鋼應(yīng)用于制造冷作模具，在使用性能上主要要求有高的抗壓屈服強(qiáng)度，高的耐磨性和高韌性，而對(duì)耐熱性則要求不高，因此可采用較低的溫度淬火。

高速鋼的合金元素

　　主要有碳、鎢、鉬、鉻、釩、鈷等，其作用分述如下：

　　碳 一般含碳量為0.70～1.65％，以保證足夠的碳與各種碳化物形成元素相配合。通常采用平衡碳(Cs)近似計(jì)算公式求得的二次硬化效果的含碳量：

　　Cs％=0.033W％+0.063Mo％+0.060Cr％+0.200V％

　　式中Cs是假設(shè)W、Mo、Cr、V與C形成W2C(或Fe4W2C)、Mo2C(或Fe4Mo2C)、Cr26C6、V4C3時(shí)碳與各元素的定比關(guān)系而定出的。隨著鋼中含碳量逐漸接近Cs，二次硬化效

高速工具鋼

果(硬度和紅硬性)也逐步上升到值，而韌性則隨之下降。因此只在超硬高速鋼中含碳量采用接近Cs的成分,為了保持通用型高速鋼的高韌性,含碳量一般比Cs低0.15～0.30％。至于用于載荷較低的低合金高速鋼，實(shí)際含碳量可能還超過Cs。

　　鎢和鉬 高速鋼回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化最基本的合金元素。鎢和鉬作用相似，Mo的原子量約為W的一半,一般可用 1％Mo取代2％W。高速鋼中最主要的碳化物M6C（M代表金屬）是以Fe、Mo、W為主的復(fù)合碳化物,它在淬火時(shí)部分固溶，回火時(shí)又以M2C碳化物彌散析出,使鋼強(qiáng)化，提高硬度和耐磨性,剩下未溶的M6C碳化物（主要來自共晶碳化物）可阻止淬火加熱時(shí)的晶粒長(zhǎng)大和增加耐磨性。含鉬的高速鋼鑄態(tài)共晶碳化物網(wǎng)較細(xì)薄，易于加工破碎，分布較均勻，顆粒較小，熱塑性和韌性也較高；但含鉬的鋼易脫碳，淬火過熱敏感性也較大，而鎢鋼在此方面正與之相反。因此鎢和鉬適當(dāng)配合，能獲得綜合性能更好的鋼種。

　　鉻 為保證鋼的高淬透性,各種高速鋼都含鉻4％左右。鋼中形成以鐵鉻為主的M26C6碳化物，鉻也可溶于M6C與MC中形成合金碳化物,促使這些難溶碳化物淬火時(shí)較多地固溶。使淬火馬氏體具有足夠的碳和合金元素,有利于回火時(shí)大量析出 M2C與MC。所以鉻對(duì)二次硬化也有間接作用。此外，含 4％鉻對(duì)高速鋼的性起重要作用。

　　釩 所有高速鋼都含釩 1％以上。碳化釩淬火加熱時(shí)可部分固溶，回火時(shí)析出彌散的MC型碳化釩，有力地增強(qiáng)二次硬化作用；未溶的碳化釩有助于阻止淬火加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大，而且由于硬度極高，能顯著提高鋼的耐磨性；但降低了可磨削性。高釩鋼中如能采取措施細(xì)化一次碳化物MC的顆粒，可改善磨削性。目前，的辦法是用霧化法快速冷卻鋼液得到合金粉末，制成粉末冶金高速鋼，使一次碳化物得到細(xì)化。

　　鈷 鈷本身不形成碳化物，其作用主要是增加回火時(shí)析出 MC、M2C的形核率，減緩其長(zhǎng)大速度。此外，鈷可提高高速鋼晶界熔化溫度，因而提高鋼的淬火溫度，使奧氏體內(nèi)的合金度增大。這些作用都有效地提高了高速鋼的耐熱性，但鈷含量過高時(shí)也會(huì)降低鋼的韌性。

工藝性能指標(biāo)

　　工藝性能也是高速鋼的重要指標(biāo)。首先，要有良好的熱

高速工具鋼

塑性，以便充分破碎共晶碳化物和加工成形；其次，要有低的退火硬度，以便在生產(chǎn)過程中進(jìn)行冷成形和切削加工。其他工藝性能如過熱不敏感性，脫碳不敏感性，低的淬火變形性，在電阻焊和摩擦焊中與柄部碳鋼結(jié)合的良好焊接性能等也很重要，尤其是磨削性，對(duì)于制造復(fù)雜是極其重要的。

　　保證碳化物充分破碎、細(xì)化并均勻分布（見圖），歷來是高速鋼生產(chǎn)工藝和提高質(zhì)量的關(guān)鍵問題。為此，高速鋼應(yīng)采用低溫澆鑄工藝，選擇良好錠型，并根據(jù)鋼材規(guī)格選用足夠大的壓縮比。中國(guó)自1965年以來采用扁錠生產(chǎn)高速鋼，其優(yōu)點(diǎn)為顯著加快鋼錠凝固速度，從而改善了鋼材的碳化物不均勻度和低倍組織。大尺寸鋼材多采用電渣重熔鋼錠。鍛造開坯、軋制成材的工藝有利于提高質(zhì)量。高速鋼的熱加工溫度、變形量和退火制度,對(duì)鋼材的熱處理性能,尤其是對(duì)淬火后的晶粒度有明顯的影響，須嚴(yán)加控制。熱加工中如終鍛(軋)溫度過高，變形量不足或已經(jīng)過一次淬火，但未經(jīng)充分退火又進(jìn)行第二次淬火，會(huì)出現(xiàn)特殊閃光的萘狀斷口（見金屬宏觀檢驗(yàn)），從而顯著降低鋼的韌性，使脆崩。近年來還采用快鍛液壓機(jī)開坯、精鍛機(jī)成材的新工藝?！「咚黉撔柰ㄟ^特殊的熱處理才能獲得所需的性能。一般淬火溫度均接近這種鋼的熔化溫度，例如高鎢鋼為1270～1290℃,鎢鉬鋼為1210～1240℃,高鉬鋼為1180～1210℃，一般采用540～560℃回火三次，以得到二次硬化的效果。對(duì)韌性和紅硬性有不同要求時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整淬火溫度。

　　粉末冶金高速鋼可保證碳化物細(xì)小和均勻分布，對(duì)改善高碳高釩高速鋼的磨削性、改進(jìn)熱加工性，減少淬火變形以及提供碳化物質(zhì)量?jī)?yōu)異的大尺寸鋼材確有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)；可以生產(chǎn)出合金含量更高和切削能力較大的高速鋼。近年來高速鋼的真空熱處理獲得廣泛應(yīng)用；的氧氮化、碳氮氧共滲等表面化學(xué)熱處理，也正在普遍采用，尤其是化學(xué)氣相沉積法和物相沉積法的發(fā)展，可進(jìn)一步提高的使用壽命。

高速工具鋼的特性

使用特性

　?。?span>1） 硬度

　　工具鋼制成工具經(jīng)熱處理后具有足夠高的硬度，如用于金屬切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所產(chǎn)生高溫的受熱條件下，仍能保持高的硬度和良好的紅硬性。碳素工具鋼和合金工具鋼一般在180℃~250℃、高速工具鋼在600℃左右的工作溫度下，仍能保持較高的硬度。紅硬性對(duì)熱變形模具和高速切削用鋼是非常重要的性能。

　?。?span>2） 耐磨性

　　工具鋼具有良好的耐磨性，即抵抗磨損的能力。工具在承受相當(dāng)大的壓力和摩擦力的條件下，仍能保持其形狀和尺寸不變。

　?。?span>3） 強(qiáng)度和韌性

　　工具鋼具有一定的強(qiáng)度和韌性，使工具在工作中能夠承受負(fù)荷、沖擊、震動(dòng)和彎曲等復(fù)雜的應(yīng)力，以保證工具的正常使用。

　?。?span>4） 其他性能

　　由于各種工具的工作條件不同，工具用鋼還具有一些其他性能，如模具用鋼還應(yīng)具有一定的高溫力學(xué)性能、熱疲勞性、導(dǎo)熱性和耐磨腐蝕性能等。

工藝特性

　　工具鋼除了具有上述使用性能外，還應(yīng)具有良好的工藝性能。

　?。?span>1） 加工性

　　工具鋼應(yīng)具有良好的熱壓力加工性能和機(jī)械加工性能，才能保證工具的制造和使用。鋼的加工性取決于化學(xué)成分、組織的質(zhì)量。

　?。?span>2） 淬火溫度范圍

　　工具鋼的淬火溫度應(yīng)足夠?qū)?，以減少過熱的可能性。

　?。?span>3） 淬硬性和淬透性

　　淬硬性是鋼在淬火后所能達(dá)到硬度的性能。淬硬性主要與鋼的化學(xué)成分特別是碳含量有關(guān)，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。

　　淬透性表示鋼在淬火后從表面到內(nèi)部的硬度分布狀況。淬透性的高低與鋼的化學(xué)成分、純潔度、晶粒度有關(guān)。

　　根據(jù)用于制造不同的工具，對(duì)這兩種性能各有一定的要求。

　?。?span>4） 脫碳敏感性

　　工具表面發(fā)生脫碳，將使表面層硬度降低，因此要求工鋼的脫碳敏感性低。在相同的加條件下，鋼的脫碳敏感性取決于其化學(xué)成分。

　?。?span>5） 熱處理變形性

　　工具在熱處理時(shí)，要求其尺寸和外形穩(wěn)定。

　?。?span>6） 耐削性

　　對(duì)很制造和量具用鋼。要求具有良好的磨削性。鋼的磨削性與其化學(xué)成分有關(guān)，特別是釩含量，如果釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于0.50%則磨削性變壞。