假期里玩瘋了吧,考考你,高速鋼知多少?

@ 2016-02-17

高速鋼自20世紀初被發現以來已經有100多年的歷史。作為現代工業必不可少的鋼種之一,可以說沒有高速鋼就沒有現在的金屬加工業。那麼在這個新材料新工藝層出不窮時代,高速鋼是如何走過一個世紀並與其他新材料相抗衡的呢?

一、高速鋼之發展歷程知多少

高速鋼是美國的F.W.泰勒和M.懷特於1898年創製的,一種含多碳(C)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等元素的高合金工具鋼,具有高硬度、高耐磨性以及高耐熱性等特點,所以主要用來製造複雜的薄刃和耐衝擊的金屬切削刀具,也可製造高溫軸承和冷擠壓模具等。

在高速鋼被發明之前,人們普遍用來切削的刀具是合金工具鋼。1900年由美國匹茲堡伯利恆鋼鐵公司生產的W18Cr4V(現國際標準代號為18-0-1)高速鋼在巴黎博覽會上的公開演示,成為高速鋼發展史上第一個無可置疑的里程碑,並使得切削中碳鋼的速度提高到大約30m/min。20世紀60年代後期,粉末冶金高速鋼製造工藝在瑞典開發成功,並於70年代初期進入市場。粉末冶金工藝不僅解決了傳統冶金工藝中存在的碳化物組織質量問題, 而且還開闢了一條超高合金含量的高速鋼的新途徑。到1980 年歐、美、日、俄等國開始生產粉末冶金高速鋼;氮化鈦塗層用於高速鋼切削刀具,壽命大幅提高。1990年粉末冶金高速鋼實現高合金冶煉,新鋼種熱處理硬度達70~72HRC。高性能高速鋼和粉末冶金高速鋼相繼出現,使高速鋼刀具材料的性能得到了很大提高。

二、高速鋼之工藝性能知多少

高速鋼又名風鋼或鋒鋼,又稱白鋼。意思是淬火時即使在空氣中冷卻也能硬化,並且很鋒利。按照其製造工藝高速鋼可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。它在高速切削產生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。這就是高速鋼最主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經淬火和低溫回火後,在室溫下雖有很高的硬度,但當溫度高於200℃時,硬度便急劇下降,在500℃硬度已降到與退火狀態相似的程度,完全喪失了切削金屬的能力,這就限制了碳素工具鋼製作切削工具用。而高速鋼由於紅硬性好,彌補了碳素工具鋼的致命缺點,可以用來製造切削工具。其熱處理工藝較為複雜,必須經過淬火、回火等一系列過程。

淬火時由於它的導熱性差一般分兩階段進行。先在800~850℃預熱(以免引起大的熱應力),然後迅速加 熱到淬火溫度1190~1290℃(不同牌號實際使用時溫度有區別),後油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均採用鹽爐加熱,現真空爐使用也相當廣泛。淬火後因內部組織還保留一部分(約30%)殘餘奧氏體沒有轉變成馬氏體,影響了高速鋼的性能。為使殘餘奧氏體轉變,進一步提高硬度和耐磨性,一般要進行2~3次回火,回火溫度560℃,每次保溫1小時。

生產製造方法:通常採用電爐生產,曾採用粉末冶金方法生產高速鋼,使碳化物呈極細小的顆粒均勻地分布在基體上,提高了使用壽命。

用途:用於製造各種切削工具。如車刀、鑽頭、滾刀、機用鋸條及要求高的模具等。

三、高速鋼之現有種類知多少

高速鋼是一種複雜的鋼種,含碳量一般在0.70~1.65%之間。含合金元素量較多,總量可達10~25%。

1.按所含合金元素不同可分為:

①鎢系高速鋼(含鎢 9~18%);

②鎢鉬系高速鋼(含鎢5~12%,含鉬2~6%);

③高鉬系高速鋼(含鎢0~2%,含鉬5~10%);

④釩高速鋼,按含釩量的不同又分一般含釩量(含釩 1~2%)和高含釩量(含釩2.5~5%)的高速鋼;

⑤鈷高速鋼(含鈷 5~10%)。

2.按用途不同高速鋼又可分為通用型和特殊用途兩種:

①通用型高速鋼:主要用於製造切削硬度HB≤300的金屬材料的切削刀具 (如鑽頭、絲錐、鋸條)和精密刀具(如滾刀、插齒刀、拉刀),常用的鋼號有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等;

②特殊用途高速鋼:包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼(硬度HRC68~70),主要用於製造切削難加工金屬(如高溫合金、鈦合金和高強鋼等)的刀具,常用的鋼號有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

未來,我們有理由相信技術性能高的粉末冶金高速鋼會成為金屬加工業不可或缺的一部分,並為其帶來新的發展。


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