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高性能高速钢刀具材料及热处理工艺.docx

发布:2018-11-28约4.74千字共3页下载文档
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高性能高速钢刀具材料及热处理工艺哈尔滨第一工具制造有限公司(黑龙江150078)邢义宋学全高速钢自诞生以来,作为机械加工中切削刀具的最基础用材一直被广泛采用,尤其高性能高速 钢、粉末高速钢的大量应用,使精密复杂高速钢刀 具仍占据着刀具市场的较大份额。高性能高速钢按 最终冶炼方法的不同可分为电弧炉冶炼高速钢、中 频感应炉冶炼高速钢、电渣重熔冶炼高速钢、粉末 冶金高速钢等种类。相对于高速钢刀具而言,尽管 存在高速钢冶炼方式的差异,但刀具的耐用与否及 使用寿命高低,更直接地与高速钢的化学成分以及 热处理相关。因此,建立起“化学成分-组织结构-力学性能”三者的对应关系,选择适宜的材料及 热处理工艺,对于保证高速钢刀具的使用性能尤为 重要。1. 高性能高速钢的分类及刀具选材(1)高速钢化学成分的基本特点及分类 高速 钢就其冶金成分,归属于高碳、高合金型的工具 钢。其中碳元素含量一般w C=0.7%~1.6%;W、 Mo、Cr、V、Co等贵重主要合金元素含量(质量 分数)之和在 10% ~ 40% 。根据主要合金元素配 比的不同,高速钢可分为W系高速钢、Mo系高速 钢、W-M o系高速钢,以及含Co、Al、高V等高性能高速钢。高速钢区别于其他类型钢另一个成分特点为:Cr元素含量固定在w Cr=4%左右。(2)通用高速钢主要牌号及刀具选用 高速钢 刀具中,通用型高速钢制造的刀具比例最大,20 世纪40年代起,在W6M o5C r4V2(M2)通用型高 速钢成分确立后,各类高速钢钢种的发展演变多 以此种牌号为基础展开,材料工作者通过核考 W 当量、以Mo代W,以及添加提高性能的Co、Al、 V等元素进行合金化冶炼,使高速钢牌号增加达百 余种。M2钢碳化物组织细小,碳化物分布均匀性 好,钢材强度及塑韧性较好。通用型的高速钢,可 供制造各类机加工用一般刀具,通常工件硬度≤280HBW,切削速度为25~40m/min。(3)高性能高速钢主要牌号及应用 与通用型 高速钢更看重实用性不同,高性能高速钢更加追求 提高刀具材料的综合力学性能,以及提高刀具的切 削速度,争取较长的使用寿命,符合现代切削加工 发展的高性能需要。高性能高速钢一般泛指材料热 处理硬度、耐回火性、耐磨性等显著高于通用型 高速钢的钢种。高性能高速钢按合金化特点,可分 成无钴、含钴、高钒、含钴高钒等几类高性能高速 钢。表1为应用较多的几类高性能高速钢。表1 几种常用高性能高速钢牌号及特性热处理/锻压/铸造2012年 第3期49热加工/类别主要牌号成分特点及特性适合的刀具品种硬度HRC无CoW6Mo5Cr4V2Al(M2Al)W9Mo3Cr4VAl(W9Al) W6Mo5Cr4V2 S i (M2Si)含碳量较高,平衡碳差值小,碳饱和度高,易 混晶,淬火范围窄立铣刀、铰刀、车刀、片铣 刀、拉刀65~67含CoW6M o5C r4V2C o 8(M36,C8) W9Co5、M35、M42W8Mo5Cr4VCo3N(Co3N)热硬性高,耐回火性,可加工性较好,综合性 能较好齿轮滚刀,镶齿铣刀刀齿, 剃齿刀,各种拉刀64高VW6Mo5Cr4V3(M3、S607)W9V3 、W6Mo5Cr4V4(M4) W12Mo3Cr4V3N(V3N)含碳量高,耐磨性好,可磨削性差丝锥,铰刀,高强钻,滚 刀,插齿刀、轮槽铣刀65含Co高VW12Cr4V5Co5(T15) W12Mo3Cr4V3Co5Si(Co5Si )碳含量较高,硬度高,耐磨性好,韧性差高强车刀,各种齿轮刀具,精密铣刀66~69Heat Treatment热 处 理 M42(W2M o9C r4V2C o8)是工具行业多年以来首选的含Co高性能高速钢,该钢是在通用型高 速钢M7(W2M o9C r4V2)基础上添加8%C o(质 量分数)变化而来,该钢种既保留了钼系高速钢韧 性较好的特性,又显著提高了切削性能。M42钢具 有高的硬度、耐磨性及热硬性,主要用于军品、高 强度调质钢及不锈钢、耐热钢的加工。M42钢的不 足是,在使用状态下脆性较大,刀具易发生崩齿、 掉牙、脆断等提前失效的情况,近来有被强韧性兼 具的M35替代的趋势。M42、M35使用状态下的硬 度范围,我公司一般控制在:M42为66~68HRC, M35为 65~67HRC。由于Co高速钢价格较高,因 此多用于精密复杂刀具的制造。(4)粉末冶金高速钢的选用 粉末冶金生产高 速钢是近几十年来发展起来的较为先进的高速钢冶炼生产新工艺,由于钢液被强制雾化成超细小的液滴颗粒并迅速冷却成细粉状,使高速钢铸造组织及 碳化物得到了充分的细化,彻底改变和提高了高速 钢的综合性能。20世纪70年代,伴随国外粉末雾化 技术及大型冷、热等静压机的问世应用,使粉末高 速钢生产得到了迅速发展。粉末高速钢解
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