高速钢的成分及特性概述

高速钢是一种用于制造高速切削刃具的高合金工具钢。通常高速切削时刃具的工作温度可达500℃～600℃。高速钢的热硬性和耐磨性均优于碳素刃具钢和低合金刃具钢，因此高速钢得到了广泛的应用。

1.高速钢的成分特点

(1)含碳量高。一般碳的质量分数为wC＝0.7%～1.4%。高的含碳量一方面是保证钢在淬得马氏体后有高的硬度；另一方面与强碳化物形成元素生成极硬的合金碳化物，大大地增大钢的耐磨性和热硬性。含碳量也不宜过高，含碳量过高，易产生严重的碳化物偏析，会降低钢的塑性和韧性。因此，高速钢的含碳量应与合金元素的含量相适应。

(2)加入铬提高钢的淬透性。高速钢的含铬量一般为wCr≈4%。铬的碳化物在淬火加热时容易溶解，铬几乎全部溶入奥氏体中，增加奥氏体的稳定性，使钢的淬透性大大提高。

(3)加入钨或钼造成二次硬化，以保证高的热硬性。钨或钼的碳化物在淬火加热时极难溶解，大约只有一半的量溶入奥氏体中，而其余部分作为残余碳化物留下来，起到阻止奥氏体晶粒长大的作用，并能提高耐磨性。溶入的部分则在560℃左右回火时以W2C或Mo2C的形式析出，造成二次硬化。这种碳化物在500℃～600℃温度下非常稳定，不易聚集长大，因而使钢在此温度下仍能保持高的硬度，表现出高的热硬性。

(4)加入钒提高钢的耐磨性和热硬性。钒在高速钢中形成硬度极高的碳化物，这种碳化物非常稳定，很难溶于奥氏体中，大部分以残余碳化物的形式保留下来。钒的碳化物不但硬度极高，而且颗粒细小，分布均匀，对提高钢的耐磨性起很大作用。溶入奥氏体的钒在回火时以VC的形式析出，也可造成二次硬化，提高钢的热硬性。但因其总的含量不高，提高热硬性的作用不如钨、钼大，所以，在高速钢中钒的主要作用是提高耐磨性。

(5)钢中加入钴能显著提高钢的热硬性(645℃～650℃)和二次硬度(67～70HRC)。加入钴后还可提高钢的耐磨性、导热性，并能改善其磨削加工性。

2.常用高速钢的类型和应用(www.xing528.com)

常用高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢两大类。

(1)通用型高速钢。通用型高速钢中碳的质量分数为wC＝0.7%～0.9%，这类高速钢具有较高的硬度和耐磨性，高的强度，良好的塑性和磨削性，因此广泛用于制造各种形状复杂的刃具。按组成高速钢的主要成分，通用型高速钢又可分为钨系高速钢和钼系高速钢两种。

①钨系高速钢。典型的牌号是W18Cr4V，它具有良好的综合性能，在我国应用较为广泛。这种钢通用性强，可用于制造各种复杂刃具，如拉刀、螺纹铣刀、齿轮刀具、各种铣刀等。由于这种钢含钒量少，故磨削性好，所以常用于制造各种精加工刃具，如螺纹车刀、宽刃精刨刀、精车刀、成形车刀等。这种钢由于含碳化物较多，淬火时过热倾向小，塑性变形抗力也较大，但其碳化物分布不均匀、颗粒大，这将影响薄刃刀具和小截面刃具的耐用度。此外，钨的价格较贵，使得钨高速钢的使用量已逐渐减少。

②钼系高速钢。钼系高速钢是用钼代替一部分钨，典型牌号是W6Mn5Cr4V2。加入钼后钢的结晶温度间隔变窄，铸态共晶莱氏体细小，因而它的碳化物比钨系高速钢均匀细小，使钢在950℃～1100℃有良好的塑性，便于压力加工，并且在热处理后也有较好的韧性。由于这种钢的含钒量较多，故耐磨性要优于W18Cr4V，但热处理时脱碳倾向较大，热硬性略低于W18Cr4V。因此，这种钢适用于制造要求耐磨性和韧性较好的刃具，如铣刀、插齿刀、锥齿轮刨刀等。这种钢还特别适于在轧制或扭制钻头等热成形工艺中使用。

(2)高性能高速钢。高性能高速钢是在通用型高速钢成分中再增加一些含碳量、含钒量，有时添加钴、铝等合金元素，以提高耐磨性和热硬性的新钢种。这类钢适合于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。

高性能高速钢包括高碳高速钢、钴高速钢、铝高速钢等。高碳高速钢的典型牌号是9W18Cr4V，碳的质量分数为wC＝0.9%～1.0%，硬度为66～68HRC，硬度和热硬性均高于W18Cr4V。钴高速钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2Co8，硬度可达64～66HRC，在600℃时硬度为54HRC。此外，还有铝高速钢W6Mo5Cr4V2Al、氮高速钢W12Mo3Cr4V3N等。