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标题: 常用刀具钢材知识及对比——史上最全 [打印本页]
作者: ┮蝈蝈 时间: 2015-3-9 17:47
标题: 常用刀具钢材知识及对比——史上最全
本帖最后由 ┮蝈蝈 于 2015-4-20 13:09 编辑
常用刀具钢材知识及对比——史上最全---钢材知识第一篇
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承接后 第二篇 刀具钢常见问题 原创翻译整理 Knife Steel FAQ
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承接后 第三篇 化学成分对钢性能的影响Chemical Element Effects On The Steel
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一、高速钢简介
高速钢是典型的刃具钢。刃部区域在切削时受到很大的压力 ,并承受强烈的磨擦和磨损。 因此 ,为了更好地完成切削任务 ,刃具钢应具有以下基本功能:
1)高硬度 ,只有刃具的硬度大大高于被加工材料时 ,才能进行切削。 切削刃具的硬度一般都在HRC58-60以上 ,硬度不高时易导致刃具卷刃、变形、切削将无法进行。
2)高的耐磨性 ,保证刃具锋利不钝。
3)高的热硬性 ,刃具材料具有能在高温下保持高硬度的能力 ,即热硬性。
4)足够的强度、塑性和韧性,使刃具可以承受弯曲、扭转和冲击振动等载荷作用 ,防止切削过程中刃具的脆性断裂和崩刃。
以下为高速钢的主要化学成分与其主要作用。
(1)高速钢含碳量一般在0.75%～1. 65 %范围内变化。高的碳量一方面保证钢在淬得马氏体后有高的硬度;另一方面与强碳化物形成元素生成极硬的合金碳化物,大大增大钢的耐磨性和热硬性。含碳量也不是过高,碳量过高,易产生严重的碳化物偏析,会降低钢的塑性和韧性。因此,含碳量必须与其他合金元素含量相匹配。
(2)铬能提高钢的淬透性几乎所有高速钢中的含铬量均为4%左右。铬的碳化物在淬火加热时容易溶解,铬几乎全部融入奥氏体中,增加奥氏休的稳定性,使钢的淬透性大大增加。同时,铬还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。
(3)钨和钼能造成二次硬化,以保证高的热硬性，钨和钼的碳化物在淬火加热时极难溶解,大约只有一半的量溶入奥氏体中,而其余部分作为残留碳化物留下来,起到阻止奥氏体晶粒长大的作用,并能提高耐磨性。溶入的部分则在560 ℃左右回火时以W2C或Mo2C形式弥散析出,造成二次硬化,使钢的硬度提高。这种碳化物在500℃～600℃温度下非常稳定,不易聚集长大,因而使钢在此温度下仍能保持高硬度,表现出高的热硬性。
(4)钒能提高钢的耐磨性和热硬性，钒在高速钢中能形成硬度极高的碳化物,这种碳化物非常稳定,很难溶于奥氏体中,而且硬度极高,颗粒细小,分布均匀,显著提高耐磨性。溶入奥氏体的钒在回火时以 VC的形式析出,也可造成二次硬化 ,提高钢的热硬性。
(5)钴也能显著提高高速钢的热硬性和硬度，钴是非碳化物形成元素 ,它提高热硬性的作用与钨、钼、钒不同 ,在加热时,钴大部溶入奥氏体 ,提高钢的熔点 ,提高淬火温度 ,使钨、钼、钒等元素更多地溶入奥氏体 ,以充分发挥它们的硬化作用,而在回火时则析出金属间化合物CoW等 ,从而抑制及延缓碳化物的析出及聚集。
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二、粉末高速钢简介
自上世纪70 年代初粉末冶金高速钢(PM HSS)实现工业化生产以来,生产厂家不停歇地继续改进生产工艺和使用设备,旨在不断提高粉末冶金高速钢的质量和性能。PM HSS是高速钢中的上品,它的特点在于无论尺寸大小和形状如何, PM HSS 材均具有碳化物细小,分布均匀的
显微组织。现在所有的高级刀具制造者均采用PM HSS 。PM HSS从根本上解决了高速钢中碳化物粗大和偏细问题。其具有以下的优点：
(1)可磨削性好；
(2)强度高，韧性好；
(3)淬透性好，在整个截面上硬度分布均匀；
(4)颗粒分布均匀，尺寸细小；
(5)热处理变形量仅约为普通高速钢的十分之一，且变形均匀。
上世纪70 年代工业化生产的 PM HSS 由美国Crucible厂和瑞典 Stora 厂(现属法国 Erasteel 公司，与瑞典kloster合并)相继投产,此为第一代的PMHSS 。其后生产厂对制造设备和生产工艺的改进。Erasteel 公司对其瑞典厂的制备气雾化前钢液的熔炼工艺作了改进,称ESH 法(Elect ro-Slag- Heating电渣加热法),其 PM HSS 产品商标也改为 ASP2000 系列(如ASP 2030 ,以前第一代称 ASP30),采用ESH 方法生产的 PMHSS 称为第二代 PMHSS ,它比第一代的 PMHSS 钢材更为纯净,非金属夹杂物含量可减少90%,淬回火后的钢材韧性可提高20 %。
奥地利伯乐钢厂(Boehler)采用全世界先进的PM 冶金设备及新工艺于2002 年推出冠以“MI-CROC LEAN”(细净)为商标的第三代PM HSS ,如S 390Microclean。与第二代的S 390 Isomat rix PMHSS 相比,其钢粉颗粒更细,非金属夹杂物含量更少,而韧性和强度约可提高20%。Erasteel 公司对第二代 PMHSS 的生产工艺作了进一步的改进,也于 2004 年推出冠以 Dval-nTM为商标的第三代PMHSS。其非金属夹杂物含量比第二代 ESH PM HSS 又有较大幅度减少,钢材的韧性和强度也有相应的提高,如 DvalinTM ASP2030 已代替第二代的ASP2030。