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高速钢和其分类、制造工艺、力学性能分析

【摘要】:高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢,按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。501是一种含铝的无钴高速钢,600℃时硬度达54HRC,切削性能与M42大体相当,成本较低,但刃磨性能较差。表1-14 几种常用高速钢的力学性能粉末冶金高速钢是在用高压惰性气体把钢液雾化成粉末后,再经过热压、锻轧成材的。这种钢有效地解决了熔炼高速钢的碳化物共晶偏析问题,结晶组织细小均匀。

高速钢是加入了较多的钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度(62~67HRC)和耐热性,在切削温度高达500~650℃时仍能进行切削;高速钢的强度高(抗弯强度是一般硬质合金的2~3倍,陶瓷的5~6倍),韧性好,可在有冲击、振动的场合应用;它可以用于加工有色金属、结构钢、铸铁、高温合金等范围广泛的材料。高速钢的制造工艺性好,容易磨出锋利的切削刃,适于制造各类刀具,尤其适于制造钻头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等形状复杂的刀具。

高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢,按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。

普通高速钢是切削硬度在250~280HBW以下的大部分结构钢和铸铁的基本刀具材料,切削普通钢料时的切削速度一般不高于40~60m/min。普通高速钢的典型牌号有W18Cr4V(简称W18)和W6MoSCr4V2(M2)。W18的综合性能较好,在600℃时的高温硬度为48.5HRC,可用于制造各种复杂刀具。M2的碳化物分布细小、均匀,它的抗弯强度比W18高10%~15%,韧性比W18高50%~60%,可用来制造尺寸较大、承受较大冲击力的刀具;M2的热塑性好,适合于制造热轧钻头等刀具。

高性能高速钢是在普通高速钢的基础上增加一些含碳量、含钒量并添加钴、铝等合金元素熔炼而成的,其耐热性好,在630~650℃时仍能保持接近60HRC的硬度,适用于加工高温合金、钛合金奥氏体不锈钢、高强度钢等难加工的材料。高性能高速钢的典型牌号有W2Mo9Cr4VCo8(M42)和W6Mo5Cr4V2AI(501)。M42的综合性能好,常温硬度接近70HRC,600℃时其硬度为55HRC,刃磨性能也好;但M42含钴多,成本较贵。501是一种含铝的无钴高速钢,600℃时硬度达54HRC,切削性能与M42大体相当,成本较低,但刃磨性能较差。表1-14列出了几种常用高速钢的力学性能。

1-14 几种常用高速钢的力学性能

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粉末冶金高速钢是在用高压惰性气体(氩气或氮气)把钢液雾化成粉末后,再经过热压、锻轧成材的。这种钢有效地解决了熔炼高速钢的碳化物共晶偏析问题,结晶组织细小均匀。与熔炼高速钢相比,粉末冶金高速钢材质均匀,韧性好,硬度高,热处理变形小,质量稳定,刃磨性能好,刀具寿命较长。可用它切削各种难加工材料,特别适合于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。