高速工具鋼具有較高的硬度、熱硬性和耐磨性,同時兼有適當?shù)捻g性及可磨削性,其主要特點是在高速切削時,當刃具溫度升到500~650度時,仍能保持較高的硬度(593度時HRC>55)。高速鋼的這些特性是由它的化學成分、組織結(jié)構(gòu)所決定的。目前國內(nèi)外高速鋼的牌號約有幾十種,化學成分的大致范圍(重量%)如下:碳 0.7~1.6,鎢 0~22,鉬 0~10,鉻 3.5~4.5,釩 1~5,鈷0~12,其他元素0~2。按照鋼中主要的化學成分,高速鋼可分為三大類,即鎢系、鎢-鉬系和鉬系。它們的代表性鋼號相應為W18Cr4V(即所謂的18-4-1),W6Mo5Cr4V2(即所謂6--4-2)和Mo8Cr4VW。前兩類是目前使用最普遍的鋼種。在這三類鋼的成分基礎(chǔ)上,為了提高熱硬性而加入5~12%Co,稱為含鈷高速鋼;為了增高耐磨性發(fā)展了高碳、高釩等高硬度(HRC65~70)的超硬高速鋼。高速工具鋼是用來制造切削速度高、負荷重、工作溫度高的各種機械加工工具,如車刀、銑刀、滾刀、刨刀、拉刀、鉆頭、絲錐等等,也用來制造要求耐磨性高的冷熱模具。
一般高速鋼的鑄態(tài)組織可以看成是由兩大部分構(gòu)成:一是鋼的基體組織,由孤立的不連續(xù)的奧氏體晶粒組成,這種晶粒亦可稱為初生晶粒;二是存在于各晶粒之間的共晶萊氏體網(wǎng)以及先共晶碳化物。而鋼的化學成分和凝固時的冷卻速度等因素都會對這些組織產(chǎn)生很大的影響,因此高速鋼的鑄態(tài)組織是很不均勻的。
目前熱加工方法是減輕高速鋼碳化物不均勻性的主要手段。加熱時鋼中碳化物溶解程度以及它對奧氏體成分和組織形態(tài)的影響,是控制退火與淬火后鋼的組織和性能的主要依據(jù),加熱過程中碳化物不僅溶解,而且在一定情況下可能發(fā)生轉(zhuǎn)化,角狀碳化物在淬火加熱時難于溶解,阻礙晶粒長大作用小,淬火回火后鋼的硬度、熱硬性降低,對裂紋的形成也較為敏感。為了從根本上消除碳化物的不均勻性,無偏析的粉末高速鋼應運而生。用粉末法生產(chǎn)高速鋼,優(yōu)點是不論鋼材尺寸大小均可做到無碳化物偏析。碳化物顆粒的尺寸,最大為3~4微米,一般在2微米以下,比通常方法生產(chǎn)出來的碳化物尺寸(45~50微米)要細小幾十倍。由于碳化物細小、分布均勻,可顯著提高鋼的韌性、熱硬性和可磨削性能。切削能力可成倍提高,熱塑性變形能力好,奧氏體化加熱時間短、淬火變形也小。
瑞典S?derfors Steel AB是當今世界上為數(shù)不多的第三代粉末鋼提供者,其前身為第三代粉末鋼生產(chǎn)線AST之發(fā)源地。世界上最早的三代粉末高速鋼的三條生產(chǎn)線,其中另外兩條隸屬于Bohler(百祿)及Carpenter (卡朋特),他們均參考S?derfors Steel AB之生產(chǎn)線建造,因此,無論從質(zhì)量或是熱處理工藝上,S?derfors Steel AB供應之粉末高速鋼與當今目前市場上最高端之粉末高速鋼(Bohler, Assab)均保持于同一水平。
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