2011-09-26

刀具材料-高速钢的知识

刀具,数控铣刀,材料-高速钢的知识

高速钢是一种含多量碳(C)丶钨(W)丶钼(Mo)丶铬(Cr)丶钒(V)等元素的高合金钢，热处理後具有高热硬性..削温度高达600°C以上时，硬度仍无明显下降，用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，而得其名..钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。

普通高速钢

  1. 高速钢是制造形状复杂丶磨削困难的刀具的主要材料。
  2. 普通高速钢可满足一般需求..的普通高速钢有两种，钨系高速钢和钨钼系高速钢。
  • 钨系高速钢热处理硬度可达63-66HRC，抗弯强度可达3500MPa，可磨性好。
  • 钨钼系高速钢目前正在取代钨系高速钢，具有碳化物细小分布均匀，耐磨性高，成本低等一系列优点..理硬度同上，抗弯强度达4700MPa，韧性及热塑性比w18Cr4V提高50％..於制造各种工具，例如钻头丶丝锥丶铣刀丶铰刀丶拉刀丶齿轮刀具等，可以满足加工一般工程材料的要求..它的脱碳敏感性稍强。

高性能高速钢

高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性，这是通过改变高速钢的化学成分，提高性能而发展起来的新品种..有更高的硬度丶热硬性，切削温度达摄氏650度时，硬度仍可保持在60HRC以上..性为普通高速钢的1.5-3倍，适用於制造加工高温合金丶不锈钢丶钛合金丶高强度钢等难加工材料的刀具。


主要品种有4种，分别为高碳系高速钢丶高钒系高速钢丶含钴系高速钢和铝高速钢。

高碳系高速钢

因含碳量高(0.9％)，故硬度丶耐磨性及热硬性都比较好..制造的刀具在切削不锈钢丶耐热合金等难加工材料时，寿命显着提高，但其抗弯强度为3000MPa，冲击韧性较低，热处理工艺要求严格。

高钒系高速钢

含钒量达3-4％，使耐磨性大大提高，但随之带来的是可磨性变差..系高速钢的使用及发展还需要依赖於磨削工艺及砂轮技术的发展。

钴高速钢

其特点为：含钒量不高(1％)，含钴量高(8％)，钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内，利用高的基体硬度来提高耐磨性..高速钢硬度丶热硬性丶耐磨性及可磨性都很好..理硬度可达67-70HRC，但也有采取特殊热处理方法，得到67-68HRC硬度，使其切削性能(特别是间断切削)得到改善，提高冲击韧性..速钢可制成各种刀具，用於切削难加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制成复杂刀具，国际上用得很普遍..国钴资源缺乏，钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢的5-8倍。

铝高速钢

主要加入铝(Al)和矽(Si)丶铌(Nb)元素，来提高热硬性丶耐磨性..中国资源情况，价格较低..理硬度可达到68HRC，热硬性也不错..这种钢易氧化及脱碳，可塑性丶可磨性稍差，仍需改进..市场上高性能高速钢使用量已经超过普通高速钢25-30％。

粉末冶金高速钢

粉末冶金高速钢及其制品

近几年来高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢，它的能优於熔炼高速钢..压氩气或氮气雾化熔融高速钢水，得到细小高速钢粉末，筛选後为0.4mm以下的颗粒；在真空(0.04Hg)状态下，密闭烧结达到密度65％；再在1100°C高温丶300MPa高压下制成密度100％的钢坯，然後锻轧成钢材，这样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题，而它无论截面多大，其碳化物级别均为一级..物晶粒极细，小於0.002mm，而熔炼高速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。

粉末冶金高速钢具有良好的力学性能，适合制造：间断切削条件下易崩刃的刀具丶强度高而切削刃又必须锋利的刀具，如插齿刀丶滚刀丶铣刀，高压动载荷下使用的刀具。

它的碳化物偏析小，晶粒细，可磨性好，适合制造：大尺寸刀具丶精密刀具丶复杂刀具..材料的高温热硬度高，又适合制造难加工材料所用的刀具，确实是面面俱到。

粉末冶金高速钢生产过程较复杂，造价较高..钢厂提供的品种较少，市场用量也很少..上着名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金高速钢，日本神户制钢所丶日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢，供应量也在迅速增长..着名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头丶铣刀丶丝锥，NACHI公司制造了滚刀丶插齿刀丶剃齿刀..由相信技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用，为金属加工业带来新的发展。

高速钢的市场定位及发展趋势

高速钢材料按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。

自二十世纪初发现高速钢以来，对现代工业发展起到了重要作用..说没有高速钢，就没有现代的金属加工业..速钢管六十年代起，硬质合金等材料崛起，但是对於制造形状复杂丶磨削困难的刀具，如拉刀丶剃齿刀丶插齿刀等，始终处於主导地位..是要求刀具具备高韧性时，就非高速钢莫属了。

高速钢的主要应用领域是机械和工具制造业，必然要适应这个行业的发展，近几年来机械加工采用了高速度的数控机床，例如加工中心丶车削中心等，金属切削速度越来越快，要求刀具必须具有高速使用性能，即热硬性丶耐磨性丶冲击韧性要好，因此，厂家纷纷研发符合上述要求的高速钢材料。

在机加工费用中，材料约占15-20％，刀具约占25-35％..对刀具的选用也越来越趋向合理，即选用性能与价格比好的刀具。

高速钢刀具占主导地位的领域，如精密零件丶复杂零件丶成形加工零件的市场也越来越大，对可磨性的要求也越来越高。

高速钢-走过一个世纪的钢种，应瞄准特定市场空间，提高自身技术含量，去抗衡其他材料的挑战。

文章参考来源 - 易展模具
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