高速工具鋼與45鋼淬火硬度

低合金工具鋼基本上解決了碳素工具鋼淬透性低、耐磨性不足的缺點(diǎn)，紅硬性也有一程度提高，但仍滿足不了高速切削和高硬度材料加工的生產(chǎn)需求。為適應(yīng)高速切削，發(fā)了高速鋼（高合金工具鋼），紅硬性可達(dá)600℃以上，強(qiáng)度比碳素工具鋼提高30%-50%。 ①成分特點(diǎn)
　　高碳：一般在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右。碳的作用是既要溶于奧氏體基體，獲得高碳馬氏體保證45鋼淬火硬度，又要與碳化物形成元素W、Mo、V、Cr等形成碳化物，使火后有足夠多的強(qiáng)化物相，細(xì)化晶粒，增大耐磨性。 W、Mo元素：主要用于提高鋼的紅硬性，含大量W、Mo的馬氏體有高的回火穩(wěn)定且在500-600℃回火時彌散析出細(xì)小穩(wěn)定的特殊碳化物，具有二次45鋼淬火硬度硬化效應(yīng)，大大提了材料的高溫強(qiáng)度和耐磨性。 Cr：主要在奧氏體化時溶人奧氏體，大大提高45鋼淬火硬度的淬透性；同時回火時也能形成細(xì)小碳化物，提高材料的耐磨性。
　　V:其碳化物十分穩(wěn)定，能細(xì)化奧氏體晶粒，并提高耐磨性、紅硬性。
　　生產(chǎn)中還常向鋼中加入Ti、Co、Al、B等合金元素，它們都以提高材料硬度和紅硬性主要目的。 ②熱處理之45鋼淬火硬度
　　根據(jù)高速鋼W18Cr4V熱處理工藝及回火性能曲線，高速鋼熱處理特點(diǎn)是淬火度高，一般為1220-1280℃，550-570℃回火三次。
　　由于高速鋼的合金元素含量多，使得C曲線右移，淬火臨界冷卻速度大為降低，在空中冷卻就可得到馬氏體組織，因此高速鋼也俗稱為風(fēng)鋼（鋒鋼）。高速鋼中大量合金元素的存在使其鑄態(tài)含有大量共品萊氏體，共品碳化物呈魚骨狀，脆性大，用熱處理45鋼淬火硬度的方法是不能消除的，一般通過反復(fù)軋制和鍛壓，將粗大的共晶碳化物和二次碳化物破碎，并使之均勻分布在基體中。高速鋼鍛后必須緩冷，并進(jìn)行球化退火以防止產(chǎn)生過高應(yīng)力甚至開裂。具體工藝加熱保溫860-880℃，然后冷卻到720-750℃保溫，爐冷至550℃以下出爐，獲得的索氏體十粒狀碳化物組織，硬度為207-255HBS，可以進(jìn)行機(jī)械加工。 高速鋼的優(yōu)越性能及45鋼淬火硬度需要經(jīng)正確的淬火回火處理后才能獲得，淬火溫度高達(dá)1250-1300℃，這樣可以使較多的提高工具紅硬性的元素如W.V溶入奧氏體中，大大提高了淬透性。另外，合金元素多也使高速鋼導(dǎo)熱性差，傳熱速率低，所以45鋼淬火硬度淬火加熱時采用分級預(yù)熱，一次預(yù)熱溫度600-650℃，二次預(yù)熱在800-850℃，這樣的加熱工藝可避免由熱應(yīng)力而造成的變形或開裂。淬火冷卻采用油中分級淬火法，正常淬火組織為隱晶馬氏體十粒狀碳化物+(20%-25%)殘余奧氏體。 高速鋼常用回火工藝是：550-570℃保溫1h，并重復(fù)3-5次才能保證充分消除應(yīng)力，減少殘余奧氏體數(shù)量，穩(wěn)定組織。其不同于其他材料的回火工藝的原因是由于馬氏體中合金元素含量很高，高速鋼經(jīng)淬火液淬火后殘余奧氏體量大約為30%。只有在約550-570℃溫度才產(chǎn)生馬氏體的明顯分解。由于殘余奧氏體多，第一次回火后仍有10%左右的殘余奧氏體未轉(zhuǎn)變，三次回火后殘余奧氏體才基本轉(zhuǎn)變完成，但仍保留有3%-4%。與此同時，使碳化物析出量增多，產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象，提高了工具使用性能。 高速鋼回火后組織為：極細(xì)的M回+較多粒狀碳化物及少量Ar(<1%-3%)，回火后45鋼淬火硬度為63-66HRC。為使高速鋼中的殘余奧氏體量減少到最低程度，往往還需進(jìn)行冷處理。 ③典型牌號
　　高速鋼按其成分特點(diǎn)可分為鎢系、鉬系和鎢鉬系等。在我國最常用的高速鋼是W18Cr4V和W6M05Cr4V2，通常簡稱18-4-1和6-5-4-2。
　　W18Cr4V的過熱敏感性小，磨削性好，但由于熱塑性差，通常適于制造一般高速切削工件具。由于W6M05Cr4V2的耐磨性、韌性和熱塑性較好些，適于制造耐磨性和韌性很好配合的高速工具。 本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實(shí)踐》一書。 相關(guān)鏈接 2024廣州國際熱處理及工業(yè)爐展覽會

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