高速钢简介[精选].ppt

高 速 工 具 钢 概 念 及 特 点 定义： 工具钢的一类，以钨、钼、铬、钒，有时还有钴为主要合金元素的高碳高合金莱氏体钢，通常用作高速切削工具，简称高速钢,俗称锋钢。 特点： 合金度高； 刃部在650℃时实际硬度仍高于HRC50，具有优良的 切削性能； 高耐磨性、高硬度、高耐热性； 化学成分： 主要元素：C，W，Mo，Cr，V，Co ； 其中 C%≈0.7%∽1.65%，钢中含W、Mo、Cr、V、Co等合金元素,其总量超过10% 。 分类： 根据钢中主要化学成分，高速钢可分成三类：即钨系高速钢、钼系高速钢和钨钼系高速钢。 其中钨系的W18Cr4V和钨钼系的W6Mo5Cr4V2应用最普遍，属于通用型高速钢；而高碳高钒、高钒高钴超硬高速钢属于特殊高性能高速钢。 其他分类方法： 高速钢的热处理 主要包括：锻轧，退火，淬火，多次回火 ⒈锻轧： 由于钢含碳量较高,而且含有大量合金元素,其铸态坯料组织中具有鱼骨胳状碳化物。只能用锻轧的方法将其打碎,并使其分布均匀。 ⒉退火： ■ 高速钢经锻轧后，钢材需要退火。消除内应力，降低硬度，便于切削加工，为淬火做组织准备。可采用一般退火或等温退火； ■高速钢的Ac1在820-860℃范围，故退火温度为870-880℃，保温2-3h； ■大部分合金碳化物未溶入奥氏体，退火时奥氏体中合金元素含量不多，冷却时易转变成粒状珠光体和剩余碳化物。一般冷却速度≤30℃/h，冷到600℃出炉空冷。退火后W18Cr4V钢中碳化物体积百分数约为30％，其中M6C为16-19％，M23C6为9％，MC为1.5%-2%。组织为S+K。 ⒊淬火： ■淬火后获得了高合金的马氏体，具有高的抗回火稳定性，在高温回火时析出弥散的合金碳化物产生二次硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。 图3为W18Cr4V钢的典型热处理淬火与回火工艺 ■采用一次或两次预热 高合金的高速钢导热性差，为防止工件加热时变形、开裂和缩短加热的保温时间以减少脱碳，往往采用一次或两次预热。 ■淬火温度高 为使奥氏体中合金度含量较高，应尽可能提高淬火温度至晶界熔化温度偏下（晶粒仍然很细，9级）。 ■采用分级淬火 一般油淬空冷（组织为：M+Ar20-25%+9-10%未熔K）； 对细长件和薄片件采用分级淬火；（先在盐浴或碱浴中的保温时间足够长，使过冷奥氏体等温转变有高强韧性的下贝氏体组织，然后取出空冷。） 为了减少工件变形，采用一次或多次分级淬火。对于大型复杂刃具，可采用等温淬火，以减少变形并提高韧性。 分级淬火：将钢加热保温后快速冷却到Ms稍上的温度保温一段时间（发生贝氏体转变之前）以空冷的速度进入马氏体转变区，进行马氏体转变的方法。 等温淬火：将钢加热保温后快速冷却到Ms稍上的温度保温使其转变为下贝氏体的方法。 双介质淬火：将钢加热保温后先用水快速冷却到等温转变曲线鼻尖下边的奥氏体亚稳定区后转入油中冷却的方法。 ⒋回火： ■回火目的是从M中析出弥散M2C和MC碳化物，产生二次硬化效应和消除残余奥氏体和内应力。 ■回火温度高是为了提高二次硬化效果；回火次数多一方面增强二次硬化效果，另一方面（主要）是为了利用二次淬火来降低残余奥氏体的含量，也间接地提高了性能。见图7~9。（多次回火后的组织是回火M+碳化物） 为改善和提高高速钢刃具的切削效率和耐用度，广泛采用表面强化方法，通过表面化学热处理或在刃具表面覆层。 高速钢工件表面化学热处理有表面氮化（如辉光离子氮化、气体软N化）、表面硫氮共渗或硫氮硼等多元共渗、蒸气处理等。这些处理温度均不超过560℃，工件的显微组织和性能均未改变。 工件表面覆层是物理气相沉积(PVD法)在工件表面沉积TiC或TiN覆层，具有高硬度、优异的耐磨性、抗粘着性扣抗咬合性，显著提高工件使用寿命。 PVD 是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条 件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。 组织： 高速钢中的组成相和碳化物不均匀性 1、高速钢中的组成相： 高速