高速工具钢简介
高速工具钢用于制造率切削刀具,如铣刀、绞刀、拉刀、插齿刀及钻头等。要求在较高温度(≤600℃)下能保持良好的切削性能。由于高速钢具有高温硬度高、耐磨性好、强度高等特点,也用作冷作模具、高温弹簧及高温轴承等。
本系列共收入二十个钢号,大致可分为通用型、高碳高钒型、一般含钴型、高钒含钴型及超硬型五大类,其中标准钢号9个,非标准钢号11个。
本系列有如下特点：(1)我国通用型高速钢包括W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W14Cr4VMnRE、9W18Cr4V、W2Mo9Cr4V2五个钢号。其中,W18Cr4V在1979年以前产量占90%以上,采用扁锭后,其碳化物不均匀度有明显改善。为提高W18Cr4V的使用性能和改善W系通用高速钢的高温塑性,我国近年来分别研制了9W18Cr4V和W14Cr4VMnRE两个钢号,以批量生产。欧美很多工业发达的高速钢系列已经变钨系为钨钼系及钼系,并且W6Mo5Cr4V2的产量已超过80%以上。我国自1980年以来,W6Mo5Cr4V2产量猛增,今后有可能以钨钼钢代替钨钢。(2)为满足高温合金、超高强度钢、钛合金等材料的切削加工的需要,并节约贵重金属钴,本系列收入了我国自己研制的几种少钴及无钴超硬型高速钢,如W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl、W12Mo3Cr4V3Co5Si、W12Mo3Cr4V3N、W18Cr4V4SiNbAl六个钢号。这些钢硬度高、高温硬度高,耐磨,在加工上述难削材料时表现了优异的切削性能。国外超硬高速钢多为高钴型,如美国的M42(8% Co),瑞典的HSP—15(10% Co)。考虑到某些典型的国外钢号性能优异,使用历史较长,在用户中有一定信誉,我们将国内曾试制并经常生产的五个这类钢号作为非标准钢号也列入本系列。(3)在新工艺方面,粉末高速钢在合金成分上可以不受通常冶炼高速钢的限制,而且能显着地改善碳化物不均匀度,目前各工业发达在大锭型和高组分方面发展很快,产量也占有一定比例。我国尚处于研制阶段,目前只能生产小规格产品。本系列收入两个粉末高速钢。
应当指出,目前正研制的W9Mo3Cr4V量通用高速钢,经较大批量生产试验,证明该钢号全面性能均超过W18Cr4V,综合性能也优于W6Mo5Cr4V2,现正准备进行鉴定,故暂尚未纳入系列之内。
近年来国内研制的超硬型高速钢,一般含钒量较高,虽耐磨,但难于磨削,制造复杂刀具有一定困难,个别钢号只限于某种加工方式,使用有一定局限性,有待在今后扩大使用过程中进一步改进完善。
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。 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，可磨性好。 钨钼系高速钢
典型牌号为W6Mo5Cr4V2，目前正在取代钨系高速钢，具有碳化物细小分布均匀，耐磨性高，成本低等一系列优点。热处理硬度同上，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。只是它的脱碳敏感性稍强。 另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V，这是中国近几年发展起来的新品种。强度及热塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC63-64，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。这三个牌号的普通高速钢在中国市场的比例分别为:W18Cr4V，16.5%；W6Mo5Cr4V2，69%;W9Mo3Cr4V，11%。
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，切削温度达摄氏650度时，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、含钴系高速钢和铝高速钢。 高碳系高速钢
牌号为9w18Cr4V，因含碳量高(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，寿命显着提高，但其抗弯强度为3000MPa，冲击韧性较低，热处理工艺要求严格。 高钒系高速钢
牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3)，含钒量达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。 钴高速钢
牌号有W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号M42)。其特点为：含钒量不高(1%)，含钴量高(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，得到67-68HRC硬度，使其切削性能(特别是间断切削)得到改善，提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具，用于切削难加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制成复杂刀具，国际上用得很普遍。但中国钴资源缺乏，钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢的5-8倍。 铝高速钢
牌号为W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入铝(Al)和硅(Si)、铌(Nb)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、可磨性稍差，仍需改进。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%。
高速钢是高速工具钢的简称。 高速钢属于高碳高合金莱氏体钢，是特殊钢中通过特殊热处理粉末冶金高速钢可以获得极高硬度(HRC 63~70),，而且在550~600℃仍可保持高硬度(HRC 60以上)和高耐磨性的耐热耐磨钢类，其主要用途为制造各种机床的切削工具, 也部分用于高载荷模具, 航空高温轴承及特殊耐热耐磨零部件等。
高速钢(High Speed Steels) 又名风钢或锋钢，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。 高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860～880℃。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。 (1)生产制造方法：通常采用电炉生产，近来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。 (2)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。
