高速工具鋼
  工具鋼的一類，以鎢、鉬、鉻、釩，有時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，簡稱高速鋼，俗稱鋒鋼。
中文名：高速工具鋼 外文名High speed tool steel
高速工具鋼主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧等。高速工具鋼經(jīng)熱處理后的使用硬度可達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。這些碳化物對高速工具鋼的性能影響很大，特別是二次碳化物，其對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，對鋼的二次硬化和其他性能起重要作用。鉻對鋼的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，對二次硬化也有一定的作用。釩對鋼的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。

主要分類 
含鈷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、熱靜壓機將粉末壓實成全致密的鋼坯，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，第一類是含鈷高速工具鋼，其特點是具有接近硬質(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，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刀具（如鉆頭、絲錐、鋸條）和精密刀具（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)?！「咚黉撝饕猛臼侵圃旄咚偾邢鞴ぞ撸哂懈哂捕龋ㄒ话愦笥贖RC 63,高的可達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小時后空冷，然后在室溫下測定其硬度值。高速鋼的韌性通常用彎曲強度和沖擊值來衡量。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度，高的耐磨性和高韌性，而對耐熱性則要求不高，因此可采用較低的溫度淬火。

主要性能 
工藝性能也是高速鋼的重要指標(biāo)。首先，要有良好的熱塑性，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，
 高速工具鋼 以便在生產(chǎn)過程中進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，對于制造復(fù)雜刀具是極其重要的。
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。中國自1965年以來采用扁錠生產(chǎn)高速鋼，其優(yōu)點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，對鋼材的熱處理性能，尤其是對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)充分退火又進行第二次淬火，會出現(xiàn)特殊閃光的萘狀斷口（見金屬宏觀檢驗），從而顯著降低鋼的韌性，使刀具脆崩。還采用快鍛液壓機開坯、精鍛機成材的新工藝。
高速鋼需通過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，以得到二次硬化的最佳效果。對韌性和紅硬性有不同要求時，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，對改善高碳高釩高速鋼的磨削性、改進熱加工性，減少淬火變形以及提供碳化物質(zhì)量優(yōu)異的大尺寸鋼材確有獨特優(yōu)點；可以生產(chǎn)出合金含量更高和切削能力較大的高速鋼。高速鋼刀具的真空熱處理獲得廣泛應(yīng)用；刀具的氧氮化、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)氣相沉積法和物理氣相沉積法的發(fā)展，可進一步提高刀具的使用壽命。
高速工具鋼的淬火溫度很高，接近熔點，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，此為第一次硬化，但淬火溫度越高，則回火后的強度和韌性越低。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。

物理性能 
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。紅硬性對熱變形模具和高速切削刀具用鋼是非常重要的性能。
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。
強度和韌性
工具鋼具有一定的強度和韌性，使工具在工作中能夠承受負(fù)荷、沖擊、震動和彎曲等復(fù)雜的應(yīng)力，以保證工具的正常使用。
 高速鋼 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。

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