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1、3.5.1合金合金刃具钢刃具钢主要用于制造各种金属切削刀具，主要用于制造各种金属切削刀具，如如车刀、刀、铣刀、刀、钻头等。等。各类铣刀各类铣刀车刀车刀钻头钻头（1）工作条件及性能要求）工作条件及性能要求刃具在切削刃具在切削过程中，刀刃与工件表面金属相互作用使切削程中，刀刃与工件表面金属相互作用使切削产生生变形与形与断裂并从整体上剥离下来。刀刃本身受弯曲、扭断裂并从整体上剥离下来。刀刃本身受弯曲、扭转、剪切、剪切应力和冲力和冲击、震震动负荷及工件和切削的荷及工件和切削的强烈摩擦。摩擦烈摩擦。摩擦产生大量的切削生大量的切削热，温度有，温度有时高达高达600左右。左右。因此要有很高的硬度、耐磨性、因
2、此要有很高的硬度、耐磨性、红硬性及足硬性及足够的塑性和的塑性和韧性性。性能要求性能要求对刃具刃具钢提出如下基本性能要求：提出如下基本性能要求：高硬度高硬度：金属切削刀具的硬度一般都在：金属切削刀具的硬度一般都在60HRC以上。以上。高耐磨性：高耐磨性：不不仅取决于取决于钢的硬度，而且与的硬度，而且与钢中硬化物的性中硬化物的性质、数、数量、大小和分布有关。量、大小和分布有关。高高热硬性：硬性：热硬性是指硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力在高温下保持高硬度的能力（亦称（亦称红硬硬性性）。）。热硬性与硬性与钢的的回火回火稳定性定性和特殊碳化物的弥散析出有关。和特殊碳化物的弥散析出有关。足足够的塑性和
3、的塑性和韧性：性：以防刃具受冲以防刃具受冲击震震动时折断和崩刃。折断和崩刃。（2）低）低合金刃具钢合金刃具钢最高工作温度不超最高工作温度不超过300成分特点：成分特点：高碳高碳：碳：碳质量分数量分数为0.9%1.1%，以保，以保证高硬度和高耐磨性。高硬度和高耐磨性。加入加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素：等合金元素：Cr、Mn、Si主要是提高主要是提高钢的的淬透性，淬透性，Si还能提高能提高钢的回火的回火稳定性；定性；W、V能提高硬度和耐磨性，并能提高硬度和耐磨性，并防止加防止加热时过热，保持，保持细小的晶粒。小的晶粒。典型典型钢种种为9SiCr，加工加工过程：球化退火程：球化退火机加工机
4、加工淬火和低温回火。淬火和低温回火。热处理后的理后的组织为回火回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体氏体、碳化物和少量残余奥氏体。（3）选材及热处理的一般规律）选材及热处理的一般规律如：手工工具、低速刃具、冷作模具、冷如：手工工具、低速刃具、冷作模具、冷轧辊、量具等、量具等（1）选用用：如如9SiCr，9Cr2，9Mn2V，CrWMn，GCr15，要要求求低低的的还可用碳素工具可用碳素工具钢：T8，T10，T12等。等。V提高提高耐磨性耐磨性；Mn、Cr可互可互换，提高，提高淬透性淬透性。250以下工作的工具（低速钢）以下工作的工具（低速钢）例如：例如：9SiCr钢制制丝锥淬火加淬火加热温度温度为
5、840（低合金工具（低合金工具钢一般一般Ac1+70Accm），），回回火温度火温度为200。（2）热处理工理工艺：预先先热处理：理：球化退火球化退火最最终热处理：理：淬火淬火+低温回火低温回火组织：M回回+Ar+碳化物碳化物60HRC白亮的碳化物分布在暗色的回火白亮的碳化物分布在暗色的回火马氏体和残余奥氏体基体上。氏体和残余奥氏体基体上。高速高速钢（俗称（俗称锋钢，不，不标含碳量）含碳量）典型典型钢种：种：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。W18Cr4V钢的的热硬性硬性较好，好，热处理理时的脱碳和的脱碳和过热倾向向较小。小。W6Mo5Cr4V2钢的耐磨性、的耐磨性、热塑性和塑性和韧性性较
6、好，是用于高速切削的高好，是用于高速切削的高合金工具合金工具钢，其，其红硬性硬性较高，工作温度达高，工作温度达500-600时硬度仍可保持在硬度仍可保持在60HRC以上，故由此得名。以上，故由此得名。-1成分特点成分特点含碳量：含碳量：0.7-1.65%。保。保证具有高硬度，同具有高硬度，同时与碳化物形成元素生成碳与碳化物形成元素生成碳化物，增加耐磨性。化物，增加耐磨性。合金化系列：合金化系列：含有大量的碳化物形成元素含有大量的碳化物形成元素W提高耐提高耐热性：性：6.0-19.0%Cr提高淬透性：提高淬透性：4.0%V提高耐磨性：提高耐磨性：1.0%（形成（形成稳定的定的VC，显著提高耐磨性
7、，同著提高耐磨性，同时还可可细化晶粒）化晶粒）典型牌号：典型牌号：W18Cr4V（耐磨性（耐磨性较好）好）-2高速高速钢热处理特点：理特点：淬火温度高（一般淬火温度高（一般为12201280），），550570回火三次。回火三次。高速高速钢回火后的回火后的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体。*以以W18Cr4V为例：例：含碳含碳0.7-0.8%，相当于碳，相当于碳钢的共析成分。由于大量的合金元素使的共析成分。由于大量的合金元素使E点左点左移，移，发生共晶反生共晶反应，故，故为莱氏体莱氏体钢。（碳。（碳钢中无莱氏体中无莱氏体钢，否，否则变成成铸
8、铁）硬度高，）硬度高，难于于锻造。造。莱氏体：合金碳化物莱氏体：合金碳化物+A；变态莱氏体莱氏体：合金碳化物：合金碳化物+P使用性能好，工使用性能好，工艺性能差。性能差。*W18Cr4V的的热加工与热处理特点热加工与热处理特点加工工加工工艺过程：程：下料下料锻造造球化退火球化退火机加工机加工淬火淬火+回火回火喷砂砂磨削加工磨削加工成品成品锻造：造：击碎莱氏体中的合金碳化物（大碎莱氏体中的合金碳化物（大块呈呈鱼骨状、脆性很大），使骨状、脆性很大），使成成为弥散体，反复墩拔三到五次。弥散体，反复墩拔三到五次。锻造后要造后要缓慢冷却以免开裂。由于慢冷却以免开裂。由于它的液相它的液相线与固相与固相线距
9、离很近，加距离很近，加热温度不宜太高。温度不宜太高。球化退火：球化退火：降低硬度、以利切削加工，使碳化物形成均匀分布降低硬度、以利切削加工，使碳化物形成均匀分布颗粒状，粒状，为最最终热处理作好理作好组织准准备，得到，得到组织：S（基体）（基体）+未溶粒状碳化物未溶粒状碳化物。淬火加回火：淬火加回火：中温中温盐炉中炉中预热（820-840），高温），高温盐炉中加炉中加热（1260-1280），硝），硝盐浴浴580-620分分级淬火。淬火。油冷油冷组织：M+颗粒碳化物粒碳化物+残余残余A（20-30%）550-570回火回火，此温度内回火硬度最高。，此温度内回火硬度最高。*原因：原因：M碳化物碳化
10、物+回火回火M，弥散沉淀析出（，弥散沉淀析出（W2C，VC）-弥散硬化弥散硬化20-30%残余残余A回火回火M+碳化物碳化物-二次硬化二次硬化最最终组织：回火回火M+颗粒碳化物粒碳化物+残余残余A思考：思考：为什么要什么要进行三次高温回火？行三次高温回火？经三次回火使残余三次回火使残余A减至最低，同减至最低，同时还可消除前一次回火由于可消除前一次回火由于转变而而产生的内生的内应力力。高速高速钢淬火、回火后的淬火、回火后的组织 -3性能性能高硬度，高耐磨性，适当高硬度，高耐磨性，适当韧性，性，满足足丝锥的使用要求。的使用要求。凡凡是是要要求求高高硬硬度度，高高耐耐磨磨性性，适适当当韧性性的的工工
11、件件都都应选用用上上述述钢种种并并进行行类似的似的热处理。理。（2）560多次回火多次回火，硬度再次升高，硬度再次升高，产生生二次硬化二次硬化。原因：原因：300后后从从M内内析析出出大大量量的的稳定定的的合合金金碳碳化化物物，弥弥散散分分布布，因因弥弥散散强化化使硬度升高，至使硬度升高，至560时硬度达到峰硬度达到峰值。回回火火冷冷却却时，发生生残残余余奥奥氏氏体体向向马氏氏体体的的转变，即即二二次次淬淬火火，冷冷却却后硬度后硬度进一步升高。一步升高。多次回火可使多次回火可使Ar继续减少，硬度提高减少，硬度提高24个个HRC单位，位，获得得红硬性硬性。最最终组织：M回回+少量少量Ar+碳化物碳化物（1）高温加高温加热淬火淬火W6Mo5Cr4V2:1220；W18Cr4V:1280使大量合金元素在加使大量合金元素在加热时溶入奥氏体，淬火后形成高合金度的溶入奥氏体，淬火后形成高合金度的马氏体，氏体，为二次硬化作准二次硬化作准备。淬火淬火组织：高合金度：高合金度M+大量大量Ar+未溶碳化物未溶碳化物碳素工具碳素工具钢热硬性差，随使用温度提高迅速硬性差，随使用温度提高迅速软化。化。W18Cr4V在在600还保持保持650HV(56HRC)的高硬度。的高硬度。9SiCr要保持同要保持同样的硬度，工作温度不能超的硬度，工作温度不能超过350。