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高速工具钢加工:高速工具钢有何性能特点

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高速工具钢加工:高速工具钢有何性能特点

发布日期:2020-04-30 作者: 点击:

高速工具钢加工高速工具钢有何性能特点


工具钢的一类,以钨、钼、铬、钒,有时候还有钴为主要合金元素的高碳高合金莱氏体钢,一般 用作高速切削工具,简称高速钢,别名锋钢。高速工具钢主要用以制造高效率的切削刀具。因为其具备红硬性高、耐磨性好、强度高等特性,也用以制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。


高速工具钢的主要性能:


一、工艺性能也是高速钢的重要指标。


首先,要有良好的热塑性,便于充分破碎共晶碳化物和加工成形;其次,要有低的退火硬度,便于在生产过程中进行冷成形和切削加工。其它工艺性能如过热不敏感性,脱碳不敏感性,低的淬火变形性,在电阻焊和摩擦焊中与柄部碳钢结合的良好焊接性能等也很重要,尤其是磨削性,对于制造复杂刀具是极其重要的。


保证碳化物充分破碎、细化并均匀分布,历来是高速钢生产工艺和提高质量的关键问题。因此,高速钢应选用低温浇铸工艺,选择良好锭型,并根据钢材规格选用足够大的压缩比。中国自1965年以来选用扁锭生产高速钢,其优点为显著加快钢锭凝固速度,从而改善了钢材的碳化物不均匀度和低倍组织。大尺寸钢材多选用电渣重熔钢锭。锻造开坯、轧制成材的工艺有利于提高质量。


高速钢的热加工温度、变形量和退火制度,对钢材的热处理性能,尤其是对淬火后的晶粒度有明显的影响,须严加控制。热加工中如终锻(轧)温度过高,变形量不足或已经过一次淬火,但未经充分退火又进行第二次淬火,会出现特殊闪光的萘状断口(见金属宏观检验),从而显著降低钢的韧性,使刀具脆崩。还选用快锻液压机开坯、精锻机成材的新工艺。


高速钢需通过特殊的热处理才能得到所需的性能。通常淬火温度均接近这种钢的熔化温度,例如高钨钢为1270~1290℃,钨钼钢为1210~1240℃,高钼钢为1180~1210℃,通常选用540~560℃回火三次,以得到二次硬化的最佳效果。对韧性和红硬性有不同要求时,可适当调整淬火温度。


粉末冶金高速钢可保证碳化物细小和均匀分布,对改善高碳高钒高速钢的磨削性、改进热加工性,减少淬火变形以及提供碳化物质量优异的大尺寸钢材确有独特优点;可以生产出合金含量更高和切削能力较大的高速钢。高速钢刀具的真空热处理得到广泛应用;刀具的氧氮化、碳氮氧共渗等表面化学热处理,也正在普遍选用,尤其是化学气相沉积法和物理气相沉积法的发展,可进一步提高刀具的使用寿命。


高速工具钢的淬火温度很高,接近熔点,其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中,使钢具备更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后硬度升高,此为第一次硬化,但淬火温度越高,则回火后的强度和韧性越低。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降在350℃以上温度回火硬度逐渐提高,至520~580℃范围内回火(化学成分不同,回火温度不同)出现第二次硬度高峰,并超过淬火硬度,此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。


高速工具钢除了具备高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外,还具备一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。


钨系高速工具钢主要合金元素是钨,不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小,脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽,但碳化物颗粒粗大,分布均匀性差,影响钢的韧性和塑性。


钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢,脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢,使用性能和工艺性能均较好。


钼系高速工具钢的主要合金元素是钼,不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细,分布均匀、韧性好,但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。

高速工具钢加工

二、物理性能


1、硬度


工具钢制成工具经热处理后具备足够高的硬度,如用以金属切削加工的工具通常在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下,仍能保持高的硬度和良好的红硬性。碳素工具钢和合金工具钢通常在180℃~250℃、高速工具钢在600℃左右的工作温度下,仍能保持较高的硬度。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。


2、耐磨性


工具钢具备良好的耐磨性,即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下,仍能保持其形状和尺寸不变。


3、强度和韧性


工具钢具备一定的强度和韧性,使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力,以保证工具的正常使用。


4、其它性能


因为各种工具的工作条件不同,工具用钢还具备一些其它性能,如模具用钢还应具备一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。


三、工艺性能


工具钢除了具备上述使用性能外,还应具备良好的工艺性能。


1、加工性


工具钢应具备良好的热压力加工性能和机械加工性能,才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。


2、淬火温度宽泛性


工具钢的淬火温度应足够宽,以减少过热的可能性。


3、淬硬性和淬透性


淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关,碳含量越高,则钢的淬硬性越高。


淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。


根据用以制造不同的工具,对这两种性能各有一定的要求。


4、脱碳敏感性


工具表面发生脱碳,将使表面层硬度降低,因此要求工钢的脱碳敏感性低。在相同的加条件下,钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。


5、热处理变形性


工具在热处理时,要求其尺寸和外形稳定。


6、耐削性


对于制造刀具和量具用钢,要求具备良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关,特别是钒含量,如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。


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关键词:高速工具钢加工,高速钢条车条,高速钢热轧圆钢

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