钨钼系和高碳系高速钢的特点及应用领域

检验高速钢碳化物不均匀度与试样腐蚀时间有关。实践证明，如果发生了过腐蚀，就会将碳化物染黑，表现出不均匀程度改善的假相，就可能将质量不好的高速钢误判为优质钢。

高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。

1.普通高速钢

普通高速钢可满足一般需求。常见的普通高速钢有两种：钨系高速钢和钨钼系高速钢。

（1）钨系高速钢 典型牌号为W18Cr4V，热处理硬度可达63～66HRC，抗弯强度可达3500MPa，磨削性好。

（2）钨钼系高速钢 典型牌号为W6Mo5Cr4V2，具有碳化物细小，分布均匀，耐磨性高，成本低等优点，脱碳敏感性稍强，目前正在取代钨系高速钢。热处理硬度可达63～66HRC，抗弯强度达4700MPa，韧性及热塑性比W18Cr4V提高50%。常用于制造各种工具，例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等，可以满足加工一般工程材料的要求。

W9Mo3Cr4V钢强度及热塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度为63～64HRC，与韧性相配合，容易轧制、锻造，热处理工艺范围宽，脱碳敏感性小，成本更低。

2.高性能高速钢

高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性，这是通过改变高速钢的化学成分，提高性能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性，切削温度达650℃时，硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性为普通高速钢的1.5～3倍，适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。

主要品种有4种，分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、钴系高速钢和铝高速钢。

（1）高碳系高速钢 牌号为9W18Cr4V，因碳的质量分数高（0.9%），故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时，寿命显著提高，但其抗弯强度为3000MPa，冲击韧度较低，热处理工艺要求严格。

（2）高钒系高速钢 牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3（美国牌号M3），钒的质量分数达3%～4%，使耐磨性大大提高，但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。(www.xing528.com)

（3）钴系高速钢 牌号有W2Mo9Cr4VCo8（美国牌号M42）。其特点为：钒的质量分数不高（1%），钴的质量分数高（8%），钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内，利用高的基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。热处理硬度可达67～70HRC，但也有采取特殊热处理方法，硬度67～68HRC，使其切削性能（特别是间断切削）得到改善，提高冲击韧度。钴高速钢可制成各种刀具，用于切削难加工材料，又因其磨削性能好，可制成复杂刀具，国际上使用很普遍。但中国钴资源缺乏，钴系高速钢价格昂贵，为普通高速钢的5～8倍。

（4）铝高速钢 牌号为W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等，主要加入铝、硅、铌元素，来提高热硬性、耐磨性，适合中国资源情况，价格较低。热处理硬度可达到68HRC，热硬性也不错。但是这种钢易氧化及脱碳，可塑性、可磨削性稍差。国际市场上高性能高速钢使用量已经超过普通高速钢25%～30%。

按照通常的国际标准，只有钴的质量分数在2%以上的高速钢才称为高性能高速钢，代号为HSS-E。其他如铝高速钢等，虽然性能较普通高速钢有所提高，但尚未有证据表明可以达到钴系高速钢的同等性能。

3.粉末冶金高速钢

粉末冶金高速钢性能优于熔炼高速钢，用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢液，得到细小高速钢粉末，筛选后为0.4mm以下的颗粒；在真空（5Pa）状态下，密闭烧结达到密度65%；再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯，然后锻轧成钢材，这样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题，而它无论截面多大，其碳化物级别均为一级。碳化物晶粒极细，小于0.002mm，而熔炼高速钢碳化物晶粒为0.008～0.02mm。

CPMT15粉末冶金高速钢的强度、韧度分别是相同化学成分熔炼高速钢的2倍及2.5倍。尽管含钒量（体积分数）达5%，但由于碳化物晶粒细，可磨削性依然很好，高温硬度也比熔炼高速钢提高0.5～1HRC。

物理力学性能高度各向同性，淬火变形小，碳化物颗粒均匀分布的表面较大，不易从刀具的切削刃上剥落，小尺寸刀具耐磨性提高1.5～2倍，大尺寸刀具提高20%～30%。

粉末冶金高速钢力学性能良好，适合于制造间断切削条件下易崩刃刀具；强度高而切削刃又必须锋利的刀具，如插齿刀、滚刀、铣刀；高压动载荷下使用的刀具。

粉末冶金高速钢的碳化物偏析小，晶粒细，磨削性好，适合制造大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。这类材料的高温热硬度高，又适合制造难加工材料所用的刀具。

粉末冶金高速钢生产过程复杂，造价高，国内钢厂提供的品种较少，市场用量也很少。国际上著名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金高速钢，日本神户制钢所、日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢，供应量也在迅速增长。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头、铣刀、丝锥，NACHI公司制造了滚刀、插齿刀、剃齿刀。相信粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用，为金属加工业带来新发展。