低合金高速鋼

HSS是英文High speed steels的縮寫(xiě)，相應(yīng)的中文名是高速鋼，高速鋼是制造刀具的一種常用材料。

又名風(fēng)鋼或鋒鋼，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。這就是高速鋼最主要的特性--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，完全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。

高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜，必須經(jīng)過(guò)退火、淬火、回火等一系列過(guò)程。退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。退火溫度一般為860~880℃。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)。

⑴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。

⑵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。

1870~1898:英國(guó)Mushet自硬鋼(C2%，W7%，Mn2。5%)，切削中碳鋼速度達(dá)到8m/min;

1898~1900:美國(guó)F。W。Taylor和英國(guó)M。White發(fā)明接近鋼熔點(diǎn)的高溫淬火和高溫回火，并以Cr-W鋼 (C1。85%，W8%，Cr3。8%)取代Mushet的Mn-W自硬鋼，從而創(chuàng)立了高速鋼。切削中碳鋼的切削速度達(dá)20 m/min。1900年在巴黎國(guó)際博覽會(huì)上表演高速切削成功;

1903:出現(xiàn)現(xiàn)代高速鋼的原始成 分(%):C 0。7、W14、Cr4;

1904:美國(guó)John Mathew向高速鋼中加入0。3%V;

1906:試用電爐冶煉高速鋼;

1910:確立T1(W18Cr4V)鋼成分(C 0。75% 、W18%、Cr4。0%、V1。0%)，切削中碳鋼速度達(dá)30 m/min;

1912:德國(guó)Becker向鋼中加入3%~5%Co，提高了鋼的熱硬度;

1918:3t電弧爐試煉高速鋼成功，替代了坩堝爐，得以生產(chǎn)較大尺寸的鋼錠和鋼材;

1923:加入鈷量達(dá)12%~15%，切削速度達(dá)40 m/min以上;

1932:美國(guó)J·V·Emmons發(fā)明以Mo代替W的高鉬鋼M1;

1937:美國(guó)W·Breelor發(fā)明W-Mo系列鋼M2;

1939:美國(guó)J·P·Gill發(fā)明高碳高釩鋼，稱Super HSS，含釩3%~5%，淬回火硬度達(dá)HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差;

1953:出現(xiàn)加硫(0.05%~0.2%)易切削高速鋼;

1958~1963:平衡碳原理提出與應(yīng)用，美國(guó)發(fā)明M40系列鋼，硬度達(dá)到HRC70的超硬(Extra-hard)鋼，最早為M41和M42;

1965:美國(guó)Crucible Steels公司發(fā)明粉末冶金法生產(chǎn)高速鋼;

1970:瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速鋼投產(chǎn)，電渣重熔高速鋼開(kāi)始用于大截面材生產(chǎn)，高速鋼用于高載荷冷作模具日益增多;

1980:氮化鈦涂層的物理氣相沉積法(PVD)成功用于部分高速鋼刀具，使用壽命成倍提高，對(duì)高速鋼的應(yīng)用和發(fā)展具有重要意義;

1990:粉末高速鋼新鋼種熱處理硬度達(dá)HRC70-72，綜合性能優(yōu)良的低合金高速鋼重新受到重視和發(fā)展，替代部分通用高速鋼，以節(jié)約 合金資源。

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%。

一、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%)。

二、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。

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。

一、化學(xué)成分

含多量碳(C)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等元素

二、物理性能

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。高速鋼不應(yīng)有明顯的脫碳。顯微組織不得有魚(yú)骨狀共晶萊氏體存在。高速鋼中碳化物不均勻度對(duì)質(zhì)量影響最大，如今冶金和機(jī)械部門(mén)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)。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。

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優(yōu)質(zhì)鋼，這一點(diǎn)尤為重要。

一、生產(chǎn)廠家

在中國(guó)，上鋼五廠、河冶科技是生產(chǎn)高速鋼的主要生產(chǎn)廠家

二、進(jìn)口產(chǎn)地

中國(guó)主要從日本、俄羅斯、德國(guó)、奧地利、法國(guó)、烏克蘭、巴西等國(guó)進(jìn)口。

三、其它產(chǎn)品

HSS-High Strength Steel高強(qiáng)度鋼

AHSS--Advanced High Strength Steel先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。

UHSS--Ultra High Strength Steel超高強(qiáng)度鋼。