1發(fā)展歷史

1898年，美國(guó)機(jī)械與管理工程師泰勒（TaylorF.W.）和冶金學(xué)家懷特（WhiteM.）研制發(fā)明了高速鋼，并作了系統(tǒng)切削試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)他們確定的高速鋼成分為C-0.67%，W-18.91%，Cr-5.47%，Mn-0.11%，V-0.29%，F(xiàn)-余量，與后來(lái)的W18Cr4V成分很接近。高速鋼刀具可用30m/min的速度切削鋼材，其效率比過(guò)去用的碳素工具鋼和合金工具鋼提高了好幾倍，為美國(guó)當(dāng)時(shí)的機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)贏得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

W18Cr4V高速鋼的熱塑性不好，由于麻花鉆熱軋工藝的需要，后來(lái)研制成功了W6Mo5Cr4V2高速鋼，此外，還有W9Mo3Cr4V。這三種高速鋼的切削性能和力學(xué)性能近似，稱為通用型。

20世紀(jì)中葉以后，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，各種難加工材料不斷涌現(xiàn)，通用高速鋼的性能已不復(fù)使用，于是高性能高速鋼和粉末冶金高速鋼相繼出現(xiàn)，使高速鋼刀具材料的性能得到了很大提高。

2制作工藝

高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜，必須經(jīng)過(guò)淬火、回火等一系列過(guò)程。淬火時(shí)由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。先在800～850℃預(yù)熱（以免引起大的熱應(yīng)力），然后迅速加 熱到淬火溫度1190～1290℃（不同牌號(hào)實(shí)際使用時(shí)溫度有區(qū)別），后油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱，現(xiàn)真空爐使用也相當(dāng)廣泛。淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分（約30%）殘余奧氏體沒(méi)有轉(zhuǎn)變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高硬度和耐磨性，一般要進(jìn)行2～3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時(shí)。

生產(chǎn)制造方法：通常采用電爐生產(chǎn)，曾采用粉末冶金方法生產(chǎn)高速鋼，使碳化物呈極細(xì)小的顆粒均勻地分布在基體上，提高了使用壽命。

用途：用于制造各種切削工具。如車刀、鉆頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等。

3規(guī)格成分

規(guī)格和外觀

規(guī)格主要有圓鋼和方鋼、板材。鋼材的表面要加工良好，不得有肉眼可見(jiàn)的裂紋、折疊、結(jié)疤和發(fā)紋。冷拔鋼材表面應(yīng)潔凈、光滑、無(wú)夾雜和氧化皮等。

化學(xué)成分

中國(guó)國(guó)標(biāo)和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中主要鋼號(hào)的化學(xué)成分如表 6—7—26。

4主要種類

高速鋼是一種復(fù)雜的鋼種,含碳量一般在0.70～1.65%之間。含合金元素量較多，總量可達(dá)10～25%。按所含合金元素不同可分為：①鎢系高速鋼（含鎢 9～18%）；②鎢鉬系高速鋼（含鎢5～12%,含鉬2～6%）；③高鉬系高速鋼（含鎢0～2%,含鉬5～10%）；④釩高速鋼，按含釩量的不同又分一般含釩量（含釩 1～2%）和高含釩量（含釩2.5～5%）的高速鋼；⑤鈷高速鋼（含鈷 5～10%）。按用途不同高速鋼又可分為通用型和特殊用途兩種。①通用型高速鋼：主要用于制造切削硬度HB≤300的金屬材料的切削刀具 （如鉆頭、絲錐、鋸條）和精密刀具（如滾刀、插齒刀、拉刀），常用的鋼號(hào)有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。②特殊用途高速鋼:包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼（硬度HRC68～70）,主要用于制造切削難加工金屬（如高溫合金、鈦合金和高強(qiáng)鋼等）的刀具，常用的鋼號(hào)有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

通用鋼

鋼號(hào)：W18Cr4V（W18）
硬度HRC：62-65
抗彎強(qiáng)度/GPa：3.0-3.4
沖擊韌性/（MJm²）：0.18-0.32
600℃時(shí)的硬度HRC：48.5
特點(diǎn)：強(qiáng)度較好，可磨性好，可用普通鋼玉砂輪磨削，耐熱性中等，熱塑性差
主要用途：通用性強(qiáng)，廣泛用于制造鉆頭、鉸刀、絲錐、銑刀、齒輪刀具及拉刀等。

高性能鋼

鋼號(hào)：W6Mo5Cr4V2（M2）
硬度HRC：63-66
抗彎強(qiáng)度/GPa：3.5-4.0
沖擊韌性/（MJm²）：0.30-0.40
600℃時(shí)的硬度HRC：47-48
特點(diǎn)：強(qiáng)度高，熱塑性好，耐熱性、可磨性稍次于W18Cr4V，可用普通鋼玉砂輪磨削
主要用途：適用于制作熱成形刀具和承受沖擊、結(jié)構(gòu)薄弱的刀具
鋼號(hào)：W14Cr4VMnRE
硬度HRC：64-66
抗彎強(qiáng)度/GPa：約4.0
沖擊韌性/（MJm²）：約0.31
600℃時(shí)的硬度HRC：50.5
主要用途：切削性能與W18Cr4V相當(dāng)，適于制作熱軋刀具。

5主要性能

又名風(fēng)鋼或鋒鋼，又稱白鋼。意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復(fù)雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)10～25%左右。它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下（約500℃）仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。這就是高速鋼主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相似的程度，*喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。而高速鋼由于紅硬性好，彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點(diǎn)，可以用來(lái)制造切削工具。

高速鋼一般不做抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)，而以金相、硬度檢驗(yàn)為主。

鎢系和鉬系高速鋼經(jīng)正確的熱處理后，洛氏硬度能達(dá)到63以上，鈷系高速鋼在65以上。鋼材的酸浸低倍組織不得有肉眼可見(jiàn)的縮孔 、翻皮。中心疏松，一般疏松應(yīng)小于1級(jí)。

金相檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括脫碳層、顯微組織和碳化物不均勻度3個(gè)項(xiàng)目。

1.高速鋼不應(yīng)有明顯的脫碳。顯微組織不得有魚骨狀共晶萊氏體存在。
2.高速鋼中碳化物不均勻度對(duì)質(zhì)量影響大，冶金和機(jī)械部門對(duì)碳化物不均勻度的級(jí)別 十分重視。根據(jù)鋼的不同用途可對(duì)碳化物不均勻度提出不同的級(jí)別要求，通常情況下應(yīng)小于3級(jí)。
3.用高速鋼制造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足夠的韌性之外，還有一個(gè)重要因素是具有紅硬性。（紅硬性是指刀具在高速切削時(shí)，刀刃在紅熱狀態(tài)下抵抗軟化的能力。）

一種衡量紅硬性的方法是先把鋼加熱至580～650℃，保溫1小時(shí),然后冷卻,這樣反復(fù)4次后測(cè)量其硬度值。高速鋼的淬火溫度一般均接近鋼的熔點(diǎn)，如鎢系高速鋼為1210～1240℃，高鉬系高速鋼為1180～1210℃。淬火后一般需在 540～560℃之間回火3次。提高淬火溫度可以增加鋼的紅硬性。為了提高高速鋼刀具的使用壽命，可對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，如低溫氰化、氮化、硫氮共滲等。

6包裝檢驗(yàn)

包裝

成捆交貨，用鐵絲捆扎，并有標(biāo)牌標(biāo)明爐號(hào)，規(guī)格等印記。但對(duì)冷軋鋼還要涂防銹油，并用防潮紙包裹，對(duì)銀亮鋼還應(yīng)裝箱。

檢驗(yàn)

檢驗(yàn)高速鋼碳化物不均勻度與試樣的腐蝕時(shí)間有關(guān)。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中只提出腐蝕要適當(dāng)不能過(guò)腐蝕，這一點(diǎn)往往被人們所忽視。實(shí)踐證實(shí)，如果發(fā)生了過(guò)腐蝕，就會(huì)將碳化物染黑，表現(xiàn)出不均勻程度改善的假相，就可能將質(zhì)量不好的高速鋼誤判為鋼，這一點(diǎn)尤為重要。