鎢高速工具應用進展和鋼發(fā)展現狀
發(fā)布時間：2022-03-16 16:50:04來源：乾潤鋼球
高速工具鋼主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧等。高速工具鋼經熱處理后的使用硬度可達HRC63以上，在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度，而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。退火狀態(tài)的高速工具鋼的主要合金元素有鎢、鉬、鉻、釩，還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。高速工具鋼除了具有高的硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能外，還具有一定的熱塑性、可磨削性等工藝性能。鎢系高速工具鋼主要合金元素是鎢，不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過熱敏感性小，脫碳敏感性小、熱處理和熱加工溫度范圍較寬，但碳化物顆粒粗大，分布均勻性差，影響鋼的韌性和塑性。鎢鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鎢和鉬。鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鉬，不含鎢或含少量鎢。
一、高速工具鋼的概況1．高速工具鋼的定義高速工具鋼是高碳含合金鋼，主要合金元素有鎢、鉻、釩、鉬、鈷、鋁等，屬于萊氏體型的鋼種，含有大量的合金碳化物。這些碳化物使高速工具鋼具有高的紅硬性、硬度和耐磨性。高速工具鋼在較高溫度(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，如銑刀 鉸刀、拉刀、插齒刀級鉆頭等，也用作冷作模具、高溫彈簧及高溫軸承等。2．高速工具鋼的分類高速工具鋼鋼種體系基本上分為低合金高速工具鋼、通用型高速工具鋼、高性能高速工具鋼(高釩、含鉆、高一含鉆)、超硬型高速工具鋼4大類、以及超高合金度粉未高速鋼。按照鋼的化學成分可分為鎢系、鉬系、鎢——鉬系和含鉆高速工具鋼。
二、高速工具鋼的工藝性能工藝性能也是高速鋼的重要指標。首先，要有良好的熱塑性，以便充分破碎共晶碳化物和加工成形；其次，要有低的退火硬度，以便在生產過程中進行冷成形和切削加工。其他工藝性能如過熱不敏感性，脫碳不敏感性，低的淬火變形性，在電阻焊和摩擦焊中與柄部碳鋼結合的良好焊接性能等也很重要，尤其是磨削性，對于制造復雜刀具是極其重要的。保證碳化物充分破碎、細化并均勻分布，歷來是高速鋼生產工藝和提高質量的關鍵問題。為此，高速鋼應采用低溫澆鑄工藝，選擇良好錠型，并根據鋼材規(guī)格選用足夠大的壓縮比。中國自1965年以來采用扁錠生產高速鋼，其優(yōu)點為顯著加快鋼錠凝固速度，從而改善了鋼材的碳化物不均勻度和低倍組織。大尺寸鋼材多采用電渣重熔鋼錠。鍛造開坯、軋制成材的工藝有利于提高質量。高速鋼的熱加工溫度、變形量和退火制度，對鋼材的熱處理性能，尤其是對淬火后的晶粒度有明顯的影響，須嚴加控制。熱加工中如終鍛(軋)溫度過高，變形量不足或已經過一次淬火，但未經充分退火又進行第二次淬火，會出現特殊閃光的萘狀斷口，從而顯著降低鋼的韌性，使刀具脆崩。近年來還采用快鍛液壓機開坯、精鍛機成材的新工藝。高速鋼需通過特殊的熱處理才能獲得所需的性能。一般淬火溫度均接近這種鋼的熔化溫度，例如高鎢鋼為1270～12909℃，鎢鉬鋼為1210～1240℃ ， 高鉬鋼為1180～1210℃ ，一般采用540～560℃回火三次，以得到二次硬化的最佳效果。對韌性和紅硬性有不同要求時，可適當調整淬火溫度。粉末冶金高速鋼可保證碳化物細小和均勻分布，對改善高碳高釩高速鋼的磨削性、改進熱加工性，減少淬火變形以及提供碳化物質量優(yōu)異的大尺寸鋼材確有獨特優(yōu)點；可以生產出合金含量更高和切削能力較大的高速鋼。近年來高速鋼刀具的真空熱處理獲得廣泛應用；刀具的氧氮化、碳氮氧共滲等表面化學熱處理，也正在普遍采用，尤其是化學氣相沉積法和物理氣相沉積法的發(fā)展，可進一步提高刀具的使用壽命。工業(yè)生產中全部采用白鎢礦、氧化鉬直接還原冶煉M2高速工具鋼，通過對鋼材質量理化檢測，表明生產工藝穩(wěn)定可行。同時達到降低污染、節(jié)約能源和資源、降低成本等目的。美國一家鋼鐵廠研制成一種新型高速工具鋼。這種鋼的晶粒度細，含雜質少，成材率高，用它做成的車刀、鉸刀，使用壽命可提高20%～27%。其主要化學成分為(質量分數)：鎢8.5%、鉬4%、鉻3.8%、釩1.7%、錳0.4%、碳0.8%、硅0.4%、硫0.3%、磷0.3%、錸0.01%，余量為鐵。
三、高速工具鋼的特性及用途 見表1
| 牌 號 | 主 要 特 征 | 應 用 舉 例 |
| W18Cr4V | 具有良好的熱硬性，在60~C時，仍具有較高的硬度和較好的切削性，被磨削加工性好，淬火過熱敏感性小，比合金工具鋼的耐熱性能高。但由于其碳化物較粗大，強度和韌性隨材料尺寸增大而下降，因此，僅適于一般刀具，不適于制造薄刃或較大的刀具 | 廣泛用于制造加工中等硬度或軟的材料的各種刀具、如車刀、銑刀、拉刀、齒輪刀具、絲錐等；也可制作冷作模具，還可用于制造高溫下工作的軸承、彈簧等耐磨、耐高溫的條件 |
| W18Cr4VCo5 | 含鈷高速鋼，具有良好的高溫硬度和熱硬性，耐磨性較高，淬火硬度高，表面硬度可達64—66HC | 可以制造加工較高硬度的高速切削的各種刀具，如滾刀、車刀和銑刀等，以及自動化機床的加工刀具 |
| W18Cr4VCo8 | 含鈷高速鋼，其高溫硬度、熱硬性及耐磨性均優(yōu)于w18cr4Vco5，但韌性有所降低，淬火硬度可達到64-66HRC(表面硬度) | 可以用于制造加工高硬度、W18C 高切削力的各種刀具， 如銑刀、滾刀及車刀等 |
| W12Cr4V5Co5 | 高碳高釩含鈷高速鋼，具有很好的耐磨性，硬度高，抗回火穩(wěn)定性良好，高溫硬度和熱硬性均較高，因此，工作溫度高，工作壽命較其他高速鋼成倍提高 | 適用于加工難加工材料，如高強度鋼、中強度鋼、冷軋鋼、鑄造合金鋼等，適于制作車刀、銑刀、齒輪刀具、成形刀具、螺紋加工刀具及冷作模具、但不適于制造高精度的復雜刀具 |
| W6Mo5Cr4V2 | 具有良好的熱硬性和韌性，淬火后表面硬度可達64-66HRC，這是一種含鉬低鎢高速鋼，成本較低，是僅次于W18Cr4V而獲得廣泛應用的一種高速工具鋼 | 適于制造鉆頭、絲錐、板牙、銑刀、齒輪刀具、冷作模等 |
| CW6Mo5Cr4V | 淬火后，其表面硬度、高溫硬度、耐熱性、耐磨性均比W6Mo5Cr4V2有所提高，但其強度和沖擊韌性比W6Mo5Cr4V2有所降低 | 用于制造切削性能較高的沖擊不大的刀具，如拉刀、銑刀、鉸刀、滾刀、擴孔刀等 |
| W6Mo5Cr4V | 具有碳化物細小均勻、韌性高、塑性好等優(yōu)點，且耐磨性優(yōu)于W6Mo5Cr4V2，但可磨削性差，易于氧化脫碳 | 可制作各種類型的一般刀具，如車刀、刨刀、絲錐、鉆頭、成型銑刀、拉刀、滾刀、螺紋梳刀等，適于加工中高強度鋼、高溫合金等難加工材料。因可磨削性差，不宜制作高精度復雜刀具 |
| CW6Mo5Cr4V3 | 高碳鉬系高釩型高速鋼，它是在W6Mo5Cr4V3的基礎上把平均含碳量由1．05％提高到1．20％，并相應提高了含釩量而形成的一種鋼，鋼的耐磨性更好 | 用途同W6Mo5Cr4V3 |
| W 2Mo9Cr4V2 | 具有較高的熱硬性、韌性及耐磨性，密度較小，可磨削性優(yōu)良，在切削一般材料時有著良好的效果 | 用于制作銑刀、成型刀具、絲錐、鋸條、車刀、拉刀、冷沖模具等 |
| W6Mo5Cr4V2Co | 含鈷高速鋼具有良好的高溫硬度和熱硬性，切削性及耐磨性較好， 強度和沖擊韌性不高 | 可用于制造加工硬質材料的各種刀具，如齒輪刀具、銑到、沖頭等 |
| W7Mo4Cr4V2Co5 | 在W6Mo5Cr4V2的基礎上增加了5％的鈷，提高了含碳量并調整了鎢、鉬含量。提高了鋼的紅硬性及高溫硬性，改善了耐磨性。鋼的切削性能好，但強度和沖擊韌度較低 | 一般用于制造齒輪刀具、銑刀以及沖頭、刀頭等工具，供作切削硬質材料用 |
| W2Mo9Cr4VCo8 | 高碳含鈷超硬型高速鋼，具有高的室溫及高溫硬度，熱硬性高，可磨削性好，刀刃鋒利 | 適于制作各種高精度復雜刀具，如成形銑刀、精拉刀、專用鉆頭、車刀、刀頭及刀片，對于加工鑄造高溫合金、鈦合金、超高強度鋼等難加工材料，均可得到良好的效果 |
| W9Mo3Cr4V | 鎢鉬系通用型高速鋼，通用性強，綜合性能超過W6Mo5Cr4V2，且成本較低 | 制造各種高速切削刀具和冷、熱模具 |
| W6Mo5Cr4V2A | 含鋁超硬型高速鋼，具有高熱硬性、高耐磨性、熱塑性好、且高溫硬度高，工作壽命長 | 適于加工各種難加工材料，如高溫合金、超高強度鋼、不銹鋼等、可制作車刀、鏜刀、銑刀、鉆頭、齒輪刀具、拉刀等 |
四、結束語未來我國鎢業(yè)技術發(fā)展方向主要在以下方面：1．是加強鎢礦的選冶工藝技術研究，爭取在不長時問內有所突破，確保我國鎢資源優(yōu)勢持續(xù)發(fā)揮；2．是開發(fā)少消耗、低成本、易掌握的綜合回收技術，提高鎢資源的綜合利用水平；3．是開發(fā)應用并實施國產化的超細、納米硬質合金，能部分替代硬質合金和節(jié)約鎢鈷資源的金屬陶瓷和非金屬陶瓷，高精度硬質合金及配套刀具，先進涂層合金以及近凈成形技術、生產過程中自動控制技術；4．是開發(fā)應用高強度氣體放電燈、汽車燈、飛機燈等特殊用途的耐熱抗震鎢合金絲以及顯像管、超高壓、真空用的鎢合金絲和高性能觸頭材料等產品技術。通過堅持不懈的創(chuàng)新、升級和研發(fā)，不斷提高我國鎢產品的檔次和價值。
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