高速工具扁鋼有哪些性能

工藝性能也是高速扁鋼的重要指標(biāo)。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(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行冷成形和切削加工。其他工藝性能如過(guò)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(jié)合的良好焊接性能等也很重要，尤其是磨削性，對(duì)于制造復(fù)雜刀具是極其重要的。

  保證碳化物充分破碎、細(xì)化并均勻分布(見(jiàn)圖)，歷來(lái)是高速鋼生產(chǎn)工藝和提高質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，高速扁鋼應(yīng)采用低溫澆鑄工藝，選擇良好錠型，并根據(jù)鋼材規(guī)格選用足夠大的壓縮比。中國(guó)自1965年以來(lái)采用扁錠生產(chǎn)高速鋼，其優(yōu)點(diǎn)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(kāi)坯、軋制成材的工藝有利于提高質(zhì)量。高速扁鋼的熱加工溫度、變形量和退火制度，對(duì)鋼材的熱處理性能，尤其是對(duì)淬火后的晶粒度有明顯的影響，須嚴(yán)加控制高速扁鋼工中如終鍛(軋)溫度過(guò)高，變形量不足或已經(jīng)過(guò)一次淬火，但未經(jīng)充分退火又進(jìn)行第二次淬火，會(huì)出現(xiàn)特殊閃光的萘狀斷口(見(jiàn)金屬宏觀(guān)檢驗(yàn))，從而顯著降低鋼的韌性，使刀具脆崩。還采用快鍛液壓機(jī)開(kāi)坯、精鍛機(jī)成材的新工藝。

  高速扁鋼需通過(guò)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1270～1290℃，鎢鉬鋼為1210～1240℃，高鉬鋼為1180～1210℃，一般采用540～560℃回火三次，以得到二次硬化的超佳效果。對(duì)韌性和紅硬性有不同要求時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整淬火溫度。

  粉末冶金高速扁鋼可保證碳化物細(xì)小和均勻分布，對(duì)改善高碳高釩高速扁鋼的磨削性、改進(jìn)熱加工性，減少淬火變形以及提供碳化物質(zhì)量?jī)?yōu)異的大尺寸鋼材確有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn);可以生產(chǎn)出合金含量更高和切削能力較大的高速鋼。高速扁鋼刀具的真空熱處理獲得廣泛應(yīng)用;刀具的氧氮化、碳氮氧共滲等表面化學(xué)熱處理，也正在普遍采用，尤其是化學(xué)氣相沉積法和物理氣相沉積法的發(fā)展，可進(jìn)一步提高刀具的使用壽命。

  高速工具扁鋼的淬火溫度很高，接近熔點(diǎn)，其目的是使合金碳化物更多的溶入基體中，使鋼具有更好的二次硬化能力。高速工具鋼淬火高速工具扁鋼，此為次硬化，但淬火溫度越高，則回火后的強(qiáng)度和韌性越低。淬火后在350℃以下低溫回火硬度下降在350℃以上溫度回火硬度逐漸提高，至520~580℃范圍內(nèi)回火(化學(xué)成分不同，回火溫度不同)出現(xiàn)第二次硬度高峰，并超過(guò)淬火硬度，此為二次硬化。這是高速工具鋼的重要特性。

  高速工具扁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。

  鎢系高速工具扁鋼主要合金元素是鎢，不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過(guò)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。

  鎢鉬系高速工具扁鋼的主要合金元素扁鋼是鎢和鉬。其主要特性是碳化物的顆粒度和分布均優(yōu)于鎢系高速工具鋼，脫碳敏感性和過(guò)熱敏感性低于鉬系高速工具鋼，使用性能和工藝性能均較好。

  鉬系高速工具扁鋼的主要合金元素是鉬，不含鎢或含少量鎢。其主要特性是碳化物顆粒細(xì)，分布均勻、韌性好，但脫碳敏感性和過(guò)熱敏感性大、熱加工和熱處理范圍窄。

熱軋鋼與冷軋鋼的差異

熱軋就是軋鋼過(guò)程中或軋鋼之前需要對(duì)材料進(jìn)行加熱的，一般要加熱到再結(jié)晶溫度以上，如：1000度以上等；冷軋就是軋鋼過(guò)程不需要對(duì)材料進(jìn)行加熱的，或者說(shuō)加熱到該材料的再結(jié)晶溫度以下的。 
     熱軋和冷拔是生產(chǎn)工藝的區(qū)別,熱軋是在高溫下加工而成,不會(huì)改變金屬的結(jié)構(gòu)性能,冷拔是在高溫下將圓鋼穿孔,然后在拔管機(jī)上冷拔加工,在沒(méi)有回火狀態(tài)下,這樣的加工會(huì)影響金屬的晶體結(jié)構(gòu)。在一般情況下，熱軋比冷軋的力學(xué)性能要好些，經(jīng)過(guò)熱處理的鋼材，它的抗拉，屈服強(qiáng)度，塑性，韌性都會(huì)有所提高，此外，熱處理能殘余應(yīng)力，而冷軋可能會(huì)因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中鋼材發(fā)生屈服的不均勻變形，會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這個(gè)殘余應(yīng)力對(duì)穩(wěn)定性影響很大。

     熱軋和冷軋都是型鋼或鋼板成型的工序，它們對(duì)鋼材的組織和性能有很大的影響，鋼的軋制主要以熱軋為主，冷軋只用于生產(chǎn)小號(hào)型鋼和薄板。 
     熱軋的優(yōu)點(diǎn)是可以破壞鋼錠的鑄造組織，細(xì)化鋼材的晶粒，并顯微組織的缺陷，從而使鋼材組織密實(shí)，力學(xué)性能得到改善。這種改善主要體現(xiàn)在沿軋制方向上，從而使鋼材在一定程度上不再是各向同性體；澆注時(shí)形成的氣泡、裂紋和疏松，也可在高溫和壓力作用下被焊合。 
     缺點(diǎn)一是經(jīng)過(guò)熱軋之后，鋼材內(nèi)部的非金屬夾雜物（主要是硫化物和氧化物，還有硅酸鹽）被壓成薄片，出現(xiàn)分層（夾層）現(xiàn)象。分層使鋼材沿厚度方向受拉的性能大大惡化，并且有可能在焊縫收縮時(shí)出現(xiàn)層間撕裂。焊縫收縮誘發(fā)的局部應(yīng)變時(shí)常達(dá)到屈服點(diǎn)應(yīng)變的數(shù)倍，比荷載引起的應(yīng)變大得多。 
     二是不均勻冷卻造成的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是在沒(méi)有外力作用下內(nèi)部自相平衡的應(yīng)力，各種截面的熱軋型鋼都有這類(lèi)殘余應(yīng)力，一般型鋼截面尺寸越大，殘余應(yīng)力也越大。殘余應(yīng)力雖然是自相平衡的，但對(duì)鋼構(gòu)件在外力作用下的性能還是有一定影響。如對(duì)變形、穩(wěn)定性、抗疲勞等方面都可能產(chǎn)生不利的作用。 
     冷軋是指在常溫下，經(jīng)過(guò)冷拉、冷彎、冷拔等冷加工把鋼板或鋼帶加工成各種型式的鋼材。優(yōu)點(diǎn)是成型速度快、產(chǎn)量高，且不損傷涂層，可以做成多種多樣的截面形式，以適應(yīng)使用條件的需要；冷軋可以使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形，從而提高了鋼材的屈服點(diǎn)。 
     缺點(diǎn)一是雖然成型過(guò)程中沒(méi)有經(jīng)過(guò)熱態(tài)塑性壓縮，但截面內(nèi)仍然存在殘余應(yīng)力，對(duì)鋼材整體和局部屈曲的特性必然產(chǎn)生影響。 
    二是冷軋型鋼樣式一般為開(kāi)口截面，使得截面的自由扭轉(zhuǎn)剛度較低。在受彎時(shí)容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，受壓時(shí)容易出現(xiàn)彎扭屈曲，抗扭性能較差。 
    三是冷軋成型鋼壁厚較小，在板件銜接的轉(zhuǎn)角處又沒(méi)有加厚，承受局部性的集中荷載的能力弱。
熱軋和冷軋的主要區(qū)別是： 
    1、 冷軋成型鋼允許截面出現(xiàn)局部屈曲，從而可以充分利用桿件屈曲后的承載力；而熱軋型鋼不允許截面發(fā)生局部屈曲。 
    2、熱軋型鋼和冷軋型鋼殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因不同，所以截面上的分布也有很大差異。冷彎薄壁型鋼截面上的殘余應(yīng)力分布是彎曲型的，而熱扎型鋼或焊接型鋼截面上殘余應(yīng)力分布是薄膜型 。
鋼的分類(lèi)  
     鋼是含碳量在0.04%-2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過(guò)1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類(lèi)方法多種多樣，其主要方法有如下七種：  
     1、按品質(zhì)分類(lèi)  
(1) 普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）  
(2) 優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）  
(3) 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）  
     2.、按化學(xué)成份分類(lèi)  
(1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）；b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）；c.高碳鋼（C≤0.60%）。  
(2) 合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；b.中合金鋼（合金元素總含量＞5~10%）；c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。  
     3、按成形方法分類(lèi)：
(1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) 熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。  
     4、按金相組織分類(lèi)  
(1) 退火狀態(tài)的：a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；b.共析鋼（珠光體）；c.過(guò)共析鋼（珠光體+滲碳體）；d.萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。   
(2)正火狀態(tài)的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。  
(3)無(wú)相變或部分發(fā)生相變的  
5、按用途分類(lèi)  
(1)建筑及工程用鋼：a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。  
(2) 結(jié)構(gòu)鋼  
a.機(jī)械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；(b)表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結(jié)構(gòu)鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。  
b.彈簧鋼  
c.軸承鋼  
(3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。  (4)特殊性能鋼：
a.不銹耐酸鋼；b.耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼、氣閥鋼；c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼。
(5)專(zhuān)業(yè)用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機(jī)用鋼等。
 6、綜合分類(lèi)  
(1)普通鋼  
a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。