高速工具钢

按照GB/T13304《钢分类》第1部分“钢按化学成分分类”，高速工具钢属于合金钢。按照该标准第2部分“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”，记速工具钢属于特殊质量合金钢。

高速工具钢是高碳含金钢，主要合多元素有多钨、铭、钼、钴、铝等，属于莱氏体型的钢种，含有大量的全多碳化物。这些碳分物使高还工具有高的红硬性、硬度和耐磨性。由于铸态高速工具钢的组织存在粗大的莱氏体网和团，所以难以进行热塑性变形。钢材通常以退火状态交货，或退火后再经其他加工方法（剥皮、磨光等）加工后交货。对高速工具钢钢材一般应检验硬度、共晶碳他特不均匀度、脱碳层深度、低倍组织和断门驵织、大颗粒碳他特等。高速工具钢在较高温度（不大于600℃）下能保持良好的切削性能，用于制造高效率切削刀具，如铣刀、铰刀、拉刀、插齿刀及钻头等，也用铁冷模具、高温弹簧及高温轴承等。

按基本组成的合金系列可以分为钨钼系钢、钨系钢和钴系钢三类。按用途可以分为：通用型高速钢(主要用于加工一般硬度不太高的金属件)；超硬型高速钢(主要用于加工硬度高的高合金钢、超高强度钢、钛合金和高温合金等)。高速工具钢具有较好的“红硬性”，主要用于制造切削速度高、耐磨性好并且在高温下能保持其切削性能的工具，如铣刀、刨刀、滚刀、拉刀、丝锥、铰刀等，也可以用于制作冷作模具，还可制作高温轴承、高温弹簧。为了保证工具具有足够的韧性，提高其寿命，标准规定应进行酸浸低倍组织和断口组织检验，并检验共晶碳化物不均匀度。为了保证这类钢有很高的硬度和耐磨性，所有高速工具钢钢材都要进行表面脱碳层检验。这类钢为高碳的高合金化的莱氏体型钢，冶炼、加工都较困难。主要制成棒材、扁钢、模块以及钢板、钢带、钢丝。常用的高速工具铡钢材有GB9941、GB9942、GB9943标准规定的高速工具铡棒、钢板。另外，GBn224还规定了粉末冶金高速工具钢。

高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具，由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴和高温弹簧等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上，在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度，而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢还具有较好的机械加工性能，可制造各种形状复杂的精密工具。高速工具钢的主要合金元素有钨、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢，其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物，经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中，称为一次碳化物；从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大，特别是二次碳化物，其对钢的奥氏体晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素，对钢的二次硬化和其他性能起重要的作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性。钴是非碳化物形成的元素，可以改善钢的二次硬化和耐热性能，铝可改善钢的切削性能。高速工具钢的淬火温度很高，接近熔点，其目的是使合金碳化物更多地溶入基体中，使钢具有更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后温度升高，此为第一次硬化，但淬火温度越高，则回火后和强度和韧性越低。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降，在350℃以上温度回火硬度逐渐提高，至520-580℃范围内回火（化学成分不同，回火温度不同）出现第二次硬度高峰，并超过淬火硬度，此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。高速工具钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外，还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。钨系高速工具钢的主要合金元素是钨，不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小，脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽，但碳化物颗粒粗大，分布均匀性差，影响钢的韧性和塑性。钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢，脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢，使用性能和工艺性能均较好。钼系高速工具钢的主要合金元素是钼，不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细，分布均匀、韧性好，但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。含钴高速工具钢是在通用高速工具钢的基础上加入一定量的钴，可显著提高钢的硬度、耐磨性和韧性。粉末高速工具钢是用粉末冶金方法生产的。首先用雾化法制取低氧高速工具钢预合金粉末，然后用冷、热静压机将粉末压实成全致密的钢坯，再经锻、轧成材。粉末高速工具钢的碳化物细小、分布均匀，韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好，可生产用铸锭法个可能生产的更高的合金元素含量的超硬高速工具钢。粉末高速工具钢可分为3类，第一类是含钴高速工具钢，其特点是具有接近硬质合金的硬度，而且还具有良好的可锻性、可加工性、可磨性和强韧性。第二类是无钴高钨、钼、钒超硬高速工具钢。第三类是超级耐磨高速工具钢。其硬度不太高，但耐磨性极好，主要用于要求高耐磨并承受冲击负荷的工作条件。