高速钢 W18Cr4V 抚钢

W18Cr4V高速钢简介

      W18Cr4v，常用的钨系高速钢的一种，它属于莱氏体钢，是高速钢应用*长久的一种。和其它高速钢一样，常被称为“白钢”、“锋钢”或“风钢”（空冷即可淬火）。

      化学成分（GB/T 9943-2008《高速工具钢》）：

      含碳量0.7－0.8%，含钨量17.5－19%，含铬量3.80－4.4%，含钒量1.0－1.4%，含硅量小于0.4%，含锰量小于0.4%，含钼量小于0.3%。

      红硬性：

      切削温度540度时，硬度可保持HRC66

      切削温度600度时，硬度可保持HRC63

      优点：通用性强，工艺成熟。

      缺点：碳化物偏析严重，热塑性低，刀具硬度和红硬性满足不了加工特硬和特韧材料。合金元素含量多，成本高。

      切削速度：80米/秒（600摄氏度）。

      用途：形状复杂的小型刀具。

      W18Cr4V钢的性质与加工工艺。

成分特点

      在钢中，碳主要与铬、钨、钼和钒(碳化物的形成元素)等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及红硬性。钨是提高红硬性的主要元素，它在钢中形成碳化物。加热时，一部分碳化物溶入奥氏体，淬火后形成含有大量钨及其他合金元素、有很高回火稳定性的马氏体。在回火时，一部分钨以碳化物的形式弥散析出，造成二次硬化。在加热时，未溶的碳化物则起到阻止奥氏体晶粒长大的作用.钒能显著地提高高速钢的红硬性、硬度及耐磨性。钒形成的碳化物在加热时，部分溶入奥氏体，回火时以细小的质点弥散析出，造成二次硬化而提高钢的红硬性。铬在高速钢中主要是增加其淬透性，同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。钴也能显著提高钢的红硬性及硬度。

组织结构

      W18Cr4V的铸态组织包括呈骨骼状的、碳化物片状与马氏体或屈氏体相间排列的莱氏体，以及黑色组织(δ偏析)和白色组织(马氏体和残余奥氏体)。高速钢的铸态组织和化学成分尤其不均匀，而且热处理也不能改变，因而必须进行压力加工，将粗大的共晶碳化物打碎，并使其均匀分布，然后再用以制造各种刃具及模具《兰宇钢铁》提供资料。

锻造工艺

      高速钢加热时很容易发生过烧，接近此温度范围的锻造很容易出现碎裂，应严格控制其加热温度。 

      锻造温度范围 

      W18Cr4V属于高合金钢，其特点是升温速度慢,锻造温度范围窄。始锻温度为1100～1150°C，终锻温度为900～950°C。 

      加热时间的确定 

      W18Cr4V钢的导热性差，一般需分段加热。低温段加热温度为800～900°C，加热时间一般按1mi n/ mm计算。高温时快速加热，加热时间一般按0. 5mi n/ mm计算。加热时，为了防止过热或过烧，要严格控制上限温度。同时，炉内的坯料要装炉适量，还要不停地翻转，以使其内外温度均匀。

退火工艺

      热处理工艺前处理是退火，温度为870~880度，保温2~3小时，然后800一840度预热,从1270一1280度分级淬火,分级温度为580一620,然后再560度进行三次回火,回火时保温1小时。

      W18Cr4V含大量的合金元素:塑性差,导热性差,在快速加热时的热应力使之变形开裂,所以要在加热到淬火温度1270一1280度在800一840预热,对形状复杂者,还应在500一650增加一次预热.V,W等主要起提高红硬性的元素要很高的温度下才溶解,但过高的温度又会使晶粒粗大,且W等合金元素都缩小A区,使得共析与共晶温度提高,因而选择1270一1280度.采用直接空冷,会析出二次碳化物,从而降低钢的红硬性。

      淬火后的组织为M十碳化物十残余A(多达30%)在550一570度回火析出WC等引起二次硬化,A分解,析C,降低合金元素含量,使Ms上升,从而造成二次淬火,一次回火,还有15%的残余A,二次回火残余A3%一5%,三次回火,只有1%一2%,*终得回火组织M十碳化物十极少量残余。

高速钢简介

      高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

处理工艺

      高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过淬火、回火等一系列过程。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加 热到淬火温度1190～1290℃（不同牌号实际使用时温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。

      生产制造方法：通常采用电炉生产，曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。

      用途：用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。

种类

      高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70～1.65%之间。含合金元素量较多，总量可达10～25%。按所含合金元素不同可分为：①钨系高速钢（含钨 9～18%）；②钨钼系高速钢（含钨5～12%,含钼2～6%）；③高钼系高速钢（含钨0～2%,含钼5～10%）；④钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒 1～2%)和高含钒量(含钒2.5～5%)的高速钢；⑤钴高速钢（含钴 5～10%）。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。1.通用型高速钢：主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。2.特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢（硬度HRC68～70）,主要用于制造切削难加工金属（如高温合金、钛合金和高强钢等）的刀具，常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

通用钢

      钢号：W18Cr4V(W18)

      硬度HRC：62-65

      抗弯强度/GPa：3.0-3.4

      冲击韧性/（MJm²）：0.18-0.32

      600℃时的硬度HRC：48.5

      特点：强度较好，可磨性好，可用普通钢玉砂轮磨削，耐热性中等，热塑性差

      主要用途：通用性强，广泛用于制造钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具及拉刀等。

高性能钢

      钢号：W6Mo5Cr4V2(M2)

      硬度HRC：63-66

      抗弯强度/GPa：3.5-4.0

      冲击韧性/（MJm²）：0.30-0.40

      600℃时的硬度HRC：47-48

      特点：强度高，热塑性好，耐热性、可磨性稍次于W18Cr4V，可用普通钢玉砂轮磨削

      主要用途：适用于制作热成形刀具和承受冲击、结构薄弱的刀具

      钢号：W14Cr4VMnRE

      硬度HRC：64-66

      抗弯强度/GPa：约4.0

      冲击韧性/（MJm²）：约0.31

      600℃时的硬度HRC：50.5

      主要用途：切削性能与W18Cr4V相当，适于制作热轧刀具。

物理性能

      又名风钢或锋钢，又称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢*主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。

      高速钢一般不做抗拉强度检验，而以金相、硬度检验为主。

      钨系和钼系高速钢经正确的热处理后，洛氏硬度能达到63以上，钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松，一般疏松应小于1级。

      金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。

      1.高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。

      2.高速钢中碳化物不均匀度对质量影响*大，冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求，通常情况下应小于3级。

      3.用高速钢制造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外，还有一个重要因素是具有红硬性。（红硬性是指刀具在高速切削时，刀刃在红热状态下抵抗软化的能力）

      一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580～650℃，保温1小时,然后冷却,这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点，如钨系高速钢为1210～1240℃，高钼系高速钢为1180～1210℃。淬火后一般需在 540～560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命，可对其表面进行强化处理，如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。

规格和外观

      规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。

包装检验

包装

      成捆交货，用铁丝捆扎，并有标牌标明炉号，规格等印记。但对冷轧钢还要涂防锈油，并用防潮纸包裹，对银亮钢还应装箱。

检验

      检验高速钢碳化物不均匀度与试样的腐蚀时间有关。有关标准中只提出腐蚀要适当不能过腐蚀，这一点往往被人们所忽视。实践证实，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，这一点尤为重要。

生产

国内厂

      我国江苏天工、上钢五厂、河冶科技、宝钢、抚钢是生产高速钢的主要生产厂。

进口生产国家

      我国主要从瑞典、日本、美国、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。

高速工具钢分类

      含钻高速工具钢是在通用高速工具钢的基础上加入一定量的钴，可显著提高钢的硬度、耐磨性和韧性。

      粉末高速工具钢是用粉末冶金方法产生的。首先用雾化法制取低氧高速工具钢预合金粉末，然后用冷、热静压机将粉末压实成全致密的钢坯，再经锻、轧成材。粉末高速工具钢的碳化物细小、分布均匀，韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好，可生产用铸锭法个可能产生更高合金元素含量的超硬高速工具钢。粉末高速工具钢可分为3类，第一类是含钴高速工具钢，其特点是具有接近硬质合金的硬度，而且还具有良好的可锻性、可加工性、可磨性和强韧性。第二类是无钴高钨、钼、钒超硬高速工具钢。第三类是超级耐磨高速工具钢。其硬度不太高，但耐磨性极好，主要用于要求高耐磨并承受冲击负荷的工作条件。

      高速钢按所含合金元素可分为：①钨系高速钢(W 9～18％)、②钨钼系高速钢(W5～12％，Mo 2～6％)、③高钼系高速钢(W 0～2％，Mo 5～10％)。各系又可按含钒量的多少分为一般含钒量(V 1～2％)和高含钒量（V 2.5～5％）。任何高速钢如含钴 (Co 5～10％)时，又归入钴高速钢。

      高速钢按用途可分为综合性通用型高速钢和特种用途高速钢两类。通用高速钢广泛用于制作各种金属切削普通刀具（如钻头、丝锥、锯条）和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀）。被切削材料一般硬度 HB≤300。特种用途高速钢又可分为高钒高速钢，一般含钴高速钢和超硬型(HRC 68～70)高速钢。高速钢主要用途是制造高速切削工具，除具有高硬度（一般大于HRC 63,高的可达HRC 68～70）,高耐磨性和足够韧性外，还要有在高速切削下刀刃不因发热而软化的耐热性。耐热性通常用红硬性衡量,也就是在580～650℃把钢先后加热4次，每次保温 1小时后空冷，然后在室温下测定其硬度值。高速钢的韧性通常用弯曲强度和冲击值来衡量。近年来，高速钢应用于制造冷作模具，在使用性能上主要要求有高的抗压屈服强度，高的耐磨性和高韧性，而对耐热性则要求不高，因此可采用较低的温度淬火。