高速工具鋼主要用于制造高效刀具。由于其紅色硬度高、耐磨性好、強(qiáng)度高等特點(diǎn),也用于制造高性能要求的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧。經(jīng)熱處理后,高速工具鋼的使用硬度可達(dá)HRC63以上,在600℃左右的工作溫度下仍能保持較高的硬度,韌性、耐磨性和耐熱性良好。退火后的高速工具鋼的主要合金元素有很多,鉬、鉻、釩,一些高速工具鋼還添加了鈷、鋁等元素。這種鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼,其主要結(jié)構(gòu)特征之一是含有大量碳化物。鑄態(tài)高速工具鋼中的
碳化物是共晶碳化物,在熱壓處理后分解成顆粒并分布在鋼中,稱為初生碳化物。從奧氏體和馬氏體基體中析出的碳化物稱為次生碳化物。這些碳化物對(duì)高速工具鋼的性能有很大影響,尤其是二次碳化物,它對(duì)鋼的奧氏體晶粒度和二次硬化等性能有很大影響。碳化物的數(shù)量和類型與鋼的化學(xué)成分有關(guān),而碳化物的粒度和分布與鋼的變形有關(guān)。鎢和鉬是高速工具鋼的主要合金元素,在鋼的二次硬化和其他性能方面起著重要作用。鉻對(duì)鋼的淬透性、抗氧化性和耐磨性起著重要作用,在二次硬化中也起著一定的作用。釩在鋼的二次硬化和耐磨性中起重要作用,但降低了可磨性。
高速工具鋼的淬火溫度非常高,接近熔點(diǎn)。其目的是使合金碳化物更多地溶解在基體中,使鋼具有更好的二次硬化能力。高速工具鋼淬火后硬度增加,這是次硬化,但淬火溫度越高,回火后的強(qiáng)度和韌性越低。淬火后,回火硬度在低于350℃的低溫下降低,在高于350℃的溫度下逐漸增加。在520~580℃范圍內(nèi)回火(不同化學(xué)成分和回火溫度)時(shí),出現(xiàn)第二個(gè)硬度峰值,超過淬火硬度,即二次硬化。這是高速工具鋼的一個(gè)重要特征。
高速工具鋼不僅具有高硬度、耐磨性和紅硬性,還具有一定的工藝性能,如熱塑性和可磨性。多系統(tǒng)高速工具鋼的主要合金元素是鎢,它不含鉬或含少量鉬。其主要特點(diǎn)是過熱敏感性小,脫碳敏感性小,熱處理和熱加工溫度范圍寬,但碳化物顆粒粗大和分布均勻性差影響鋼的韌性和塑性。
鎢和鉬是高速工具鋼的主要合金元素。其主要特點(diǎn)是碳化物的粒度和分布優(yōu)于鎢高速工具鋼,脫碳敏感性和過熱敏感性低于鉬高速工具鋼,使用性能和工藝性能較好。
鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鉬,它不含鎢或含少量鎢。其主要特點(diǎn)是碳化物顆粒細(xì)小,分布均勻,韌性好,但脫碳敏感性和過熱敏感性大,熱處理和熱處理范圍窄。
含鈷高速工具鋼是在普通高速工具鋼的基礎(chǔ)上,添加一定量的鈷可以顯著提高鋼的硬度、耐磨性和韌性。
粉末高速工具鋼是用粉末冶金法生產(chǎn)的。首先用霧化法制備低氧高速工具鋼預(yù)合金粉末,然后用冷熱靜壓機(jī)將粉末壓制成致密坯體,然后將坯體鍛造軋制成成品。粉末高速工具鋼碳化物細(xì)小,分布均勻,韌性、可磨性和尺寸穩(wěn)定性好,可以用鑄錠法生產(chǎn)合金元素含量較高的超硬高速工具鋼。
粉末高速工具鋼可分為三類。類是含鈷高速工具鋼,其特點(diǎn)是硬度接近硬質(zhì)合金,同時(shí)具有良好的可鍛性、可加工性、可磨性和強(qiáng)韌性。第二類是無鈷、高鎢、高鉬、高釩超硬高速工具鋼。第三類是超耐磨高速工具鋼。它的硬度不太高,但耐磨性極好。它主要用于要求高耐磨性和承受沖擊載荷的工作條件。