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发表于 2008-3-6 12:44:48
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来自: 中国河北保定
合金工具钢
. F& m5 e3 @* O# [" S+ m' N G1 [合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高,按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量高的钢(碳质量分数大于0080%)多用于制造刃具、量具和冷作模具,这类钢淬火后的硬度在HRC60以上,且具有足够的耐磨性;碳含量中等的钢(碳质量分数0.35%~0.70%)多用于制造热作模具,这类钢淬火后的硬度稍低,为HRC50~55,但韧性良好。
4 o: |: h, u7 y1 y( Z高速工具钢 2 p" q, a3 V2 S/ x* q- B' R4 y+ [
高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性,也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上,在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度,而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒,还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢,其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物,经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中,称为一次碳化物;从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大,特别是二次碳化物,其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关,而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素,对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用,对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用,但降低可磨削性能。
$ p5 ~+ p$ f/ W, I 高速工个钢的淬火温度很高,接近熔点,其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中,使钢具有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。
0 ]2 V* i, o+ n4 A4 k 高速工个钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外,还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。; k" S+ ^' U4 s7 j7 H% e5 M' }
多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。
% T! s0 e+ a4 L) G3 T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。& Y1 ~+ w `) F8 @
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。
+ `, _4 d6 [! l; O3 V' o2 T9 \ 含钻高速工具钢是在通用高速工具钢的基础上加入一定量的钴,可显著提高钢的硬度、耐磨性和韧性。
# T5 c8 e0 u% h) x 粉未高速工具钢是用粉未冶金方法产生的。首先用雾化法制取低氧高速工具钢预合金粉未,然后用冷、热静压机将粉未压实成全致密的钢坯,再经锻、轧成材。粉未高速工具钢的碳化物细小、分布均匀,韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好,可生产用铸锭法个可能产生更高合金元素含量的超硬高速工具钢。粉未高速工具钢可分为3类,第一类是含钴高速工具钢,其特点是具有接近硬质合金的硬度,而且还具有良好的可锻性、可加工性、可磨性和强韧性。第二类是无钴高钨、钼、钒超硬高速工具钢。第三类是超级耐磨高速工具钢。其硬度不太高,但耐磨性极好,主要用于要求高耐磨并承受冲击负荷的工作条件。
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工具钢的特性 % M. w. P+ @, d( h# J8 V0 x
(1) 硬度1 u$ @1 ? T! Y! g
工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度,如用于金属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一般在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。, _* N! {1 ]# k. _
(2) 耐磨性
% D/ t* N0 Z7 G R# x 工具钢具有良好的耐磨性,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。$ l3 w0 @1 a3 N9 M1 o+ I
(3) 强度和韧性
o5 h, I/ R- y: W& G 工具钢具有一定的强度和韧性,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。
" A2 |; y+ b: [6 g1 A+ U$ r5 H# e(4) 其他性能2 c3 Y9 J' W# u" F- c
由于各种工具的工作条件不同,工具用钢还具有一些其他性能,如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。3 G7 C- U% s( K! H; V+ F4 p2 `
工具钢除了具有上述使用性能外,还应具有良好的工艺性能。" K2 j7 q. g! d+ G( R# C! J
(1) 加工性
3 t6 @2 @2 N. z1 ? 工具钢应具有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。
8 p" i( t& Z. ^2 k7 j2 N(2) 淬火温度范围
& ?2 V1 n! X" |8 x 工具钢的淬火温度应足够宽,以减少过热的可能性。
* ]; _: f u- s(3) 淬硬性和淬透性) K) M2 [% M1 m
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。
9 A& F, f7 M8 T. P T e, V 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。9 l% {$ ]& b2 l7 M$ t7 V# ~
根据用于制造不同的工具,对这两种性能各有一定的要求。
1 P7 ~, `5 p+ E6 r) @+ b% Y/ k( ~(4) 脱碳敏感性
0 \1 @* c, W' @1 O3 h 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。. Y7 M( Q1 U! F
(5) 热处理变形性8 J) d5 s( l' R" [0 y3 f' g
工具在热处理时,要求其尺寸和外形稳定。( J% Z- Q& M) a- @' [- ?8 E3 }' y
(6) 耐削性
, X9 j) H8 ]0 w( ]) D e 对很制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。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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