工具钢性能

第四章工具钢

对各种材料进行加工，需要采用各种工具，主要是各种刃具与模具。

工具钢按用途分为刃具钢、模具钢及量具钢。按成分可分为碳素工具钢，低合金工具钢，高合金工具钢（高速钢）。

刃具钢要求高硬度，高耐磨性，一定韧性和塑性，有时需热硬性。如车刀，刨刀，铣刀，钻头，丝锥，锉刀，锯条。常用钢种为T7~T12，Cr，Cr2，9Mn2V，CrWMn，W18Cr4V。

模具钢为两类：一类为热作模具钢，要求高温下的硬度的强度，抗热疲劳和良好的韧性。如锤锻模，挤压模，压铸模。常用钢种为T8~T12，MnSi，5CrW2Si，Cr12V，Cr12MoV。另一类为冷作模具钢，要求具有高硬度，耐磨性和一定的韧性。如冲切模，冷镦模，搓丝模，拉丝，剪刀片。常用钢种有5CrNiMo，3Cr2W8V。

量具钢要求高硬度，高耐磨和尺寸稳定性如量规，样板，卡尺。

工具钢要求的基本性能有：（1）使用性能，如强度，塑性，韧性，耐磨性，热硬性，热疲劳性能；（2）工艺性能，如淬透性，变形与开裂倾向，脱C敏感性，磨削性，切削加工性。

§4．1 碳素及低合金工具钢

一、碳素工具钢

1．成分：高C钢，0.65-1.35%

2．组织：高C回火马氏体+细粒状K，HRC58-64

3．牌号：T7~T13

高牌号者，硬度高，耐磨性好，但韧性较低；低牌号者，硬度较低，但韧性较好。可选择不同场合具体运用。

4．热处理：球化退火（粒状P组织，便于切削加工）+淬火与低温回火

球化退火采用等温球化退火工艺。

5．性能：成本低，冷热性能较好，热处理简单，应用范围较宽。

不足处：（1）淬透性低，盐水中淬火，变形开裂倾向大。

（2）组织稳定性差，热硬性低，工作温度小于200℃。

6．应用：制作工件尺寸较小、受热温度不高、形状简单、不受较大冲击的工具如低速切削的刃具和简单的冷冲模。

二、低合金工具钢

加入M，如Si，Mn，Cr，W，Mo，V。与碳素钢相比，具有淬透性高，耐磨性好，淬火变形少，回火稳定性好，切削速度也较高。

合金元素作用：提高耐磨性，V，W，Mo, Cr；提高淬透性；减少淬火变形；

细化晶粒提高韧性；增大热硬性。

常用钢种：Cr06，Cr，Cr2，9Cr2，9SiCr，8MnSi，CrMn，CrWMn，CrW5，W，V

但由于热硬性仍较差，难以满足高速切削的需要。

§4．2 高速工具钢

高速工具钢适用于高速切削刀具。由于合金度高，可保证刃部在650℃时实际硬度仍高于HRC50，从而具有优良的切削性和耐磨性。

根据钢中主要化学成分，高速钢可分成三类：即钨系高速钢、钼系高速钢和钨钼系高速钢，其中钨系的W18Cr4V和钨钼系的W6Mo5Cr4V2应用最普遍，属于通用型高速钢；而高碳高钒、高钒高钴超硬高速钢属于特殊高性能高速钢见表4-1。

一．高速钢中的组成相和碳化物不均匀性

1、高速钢中的组成相

高速钢的平衡组织：合金F和合金K

合金元素：W，Mo，Cr，V，Co

合金K：M6C型：W，Mo的K，溶解一定的Cr, V, Co

M23C6型：Cr的K,（Cr, Fe, Mo, W, V）23C6

MC型：V的K，溶解少量W，Mo,Cr

在热处理过程中还存在M2C型K：W，Mo的K，W2C，Mo2C

2．高速钢的铸态组织

高速钢属于高合金莱氏体钢，其相图较复杂。图4-1为Fe-W-Cr-C系的变温截面。当W18Cr4V钢凝固时，发生下列反应：

（1）开始结晶时析出δ(高温α)固溶体；

（2）冷到1400℃发生L+δ→γ的包晶反应；

（3）在1345℃附近很窄的温度范围进行L+δ→γ+M6C的包共晶反应；

（4）在1330℃-1300℃之间发生L→γ+M6C的共晶反应，一直到完全凝固，形成由奥氏体和碳化物组成的共晶莱氏体，存在于奥氏体晶之间，其中碳化物呈鱼骨

状，骨络之间为γ；

（5）凝固后继续冷却时，由奥氏体中析出过共析合金碳化物，在870-800℃间发生γ+M6C→α的包析反应；冷到800℃左右发生γ→α+M6C+Fe3C共析反应。实

际上W18Cr4V钢中在共晶结晶时还出现VC，并在随后冷却时，由奥氏体中还

析出VC和M23C6型碳化物。在低温下未发现Fe3C存在。

图4-1 Fe-W-Cr-C系的变温截面图4-2 W18Cr4V钢的铸态组织

在实际铸锭凝固时的冷却速度大于平衡冷却，其包晶反应不能进行完毕，仍有部分δ相被保留下来，在继续冷却时发生共析分解δ→γ+M6C，随后γ相再发生共析反应。这种转变产物金相形态呈黑色．称为“黑色组织”。γ相的共析反应也可能破抑制而过冷到低温，转变为马氏体和残留奥氏体，形成“白亮组织”。

因此铸态组织有大量鱼骨状共晶Le和黑色组织（屈氏体）与白色组织（马氏体和残余奥氏体）。

3．高速钢中碳化物的不均匀性与改善途径

铸态高速钢组织中粗大的共晶碳化物必须经过锻轧将其破碎，使其尽可能成为均匀分布的颗粒状碳化物；在锻轧变形量不足时，仍存在粗的碳化物网和密集的带状碳化物，这种碳化物的不均匀性对高速钢刀具的质量和使用寿命有极大影响。淬火加热时，碳化物稀少区奥氏体晶粒易粗化，淬火开裂倾向大，碳化物密集区脆性大，易引起崩刃。粗大碳化物在淬火加热时溶解少，使附近奥氏体合金度低，热处理后刃具的硬度、热硬性和耐磨性都降低，抗弯强度、韧性指标因碳化物不均匀而降低。因此，碳化物的均匀分布程度是考核高速钢的主要技术质量指标之一。

改善碳化物不均匀性的措施有：

（1）采用200-300 kg小锭型，使钢锭凝固快，减少结晶时宏观偏析，莱氏体共晶也细小；

（2）采用扁锭加快凝固，一般用630 kg型，减少集中偏析和使莱氏体共晶细小；（3）增大钢锭锻压比，反复拉拔和镦粗；

（4）大尺寸钢材可采用电渣重熔．钢液在水冷结晶器中径向结晶，莱氏体共晶细小；（5）粉末冶金方法。

二、高速钢的热处理

1．退火

高速钢经锻轧后，钢材需要退火。消除内应力，降低硬度，便于切削加工，为淬火做组织准备。可采用一般退火或等温退火。

高速钢的Ac1在820-860℃范围，故退火温度为870-880℃，保温2-3h，大部分合金碳化物未溶入奥氏体，此时奥氏体中合金元素含量不多，冷却时易转变成粒状珠光体和剩余碳化物。一般冷却速度≤30℃/h，冷到600℃出炉空冷。退火后W18Cr4V钢中碳化物体积百分数约为30％，其中M6C为16-19％，M23C6为9％，MC为1.5%-2%。组织为S+K。2．淬火与回火

图4-3为W18Cr4V钢的典型热处理淬火与回火工艺。

图4-3 W18Cr4V钢的典型热处理淬火与回火工艺

热处理工艺特点：

（1）往往采用一次或两次预热：高合金的高速钢导热性差，为防止工件加热时变形，开裂和缩短加热的保温时间以减少脱碳。

（2）淬火温度高。

为使奥氏体中合金度含量较高，应尽可能提高淬火温度至晶界熔化温度偏下（晶粒仍然很细，9级）。淬火后获得高合金的马氏体，具有高的抗回火稳定性，在高温回火时析出弥散的合金碳化物产生二次硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。图4-4是W18Cr4V钢的的正常淬火组织，图4-5是W18Cr4V钢的过烧组织。

图4-4 W18Cr4V钢的正常淬火组织图4-5 W18Cr4V钢的过烧组织M23C6900℃开始溶解，1090℃全部溶解；

M6C 1037℃开始溶解，1250℃以上溶解量逐惭减小；

MC 1100℃开始溶解，溶解速度比M6C缓慢。

1280℃时，奥氏体中：C 0.5%，W7-8%，Cr4%，V0.6-0.8%

剩余K总量为9-10%：其中，M6C 7.5%-9.0%，MC 1.0-1.5%

（3）可采用分级淬火。

一般油淬空冷（组织为：M+Ar20-25%+9-10%未熔K）。对细长件和薄片件采用等温淬火。

为了减少工件变形，采用1次或多次分级淬火。对于大型复杂刃具，可采用等温淬火，以减少变形并提高韧性。

（4）回火温度高，回火次数多。

回火目的是从M中析出弥散M2C和MC碳化物，产生二次硬化效应和消除残余奥氏体和内应力。

回火温度高是为了提高二次硬化效果；回火次数多一方面增强二次硬化效果，另一方面（主要）是为了利用二次淬火来降低残余奥氏体的含量，也间接地提高了性能。见图4-6~4-8。

图4-6 W18Cr4V钢奥氏体成分与淬火T的关系图4-7 W18Cr4V钢回火时的硬度变化

图4-8 W18Cr4V钢回火次数与残余奥氏体量与性能的关系

为改善和提高高速钢刃具的切削效率和耐用度，广泛采用表面强化方法，通过表面化学热处理或在刃具表面覆层。高速钢工件表面化学热处理有表面氮化（如辉光离子氮化、气体软N化）、表面硫氮共渗或硫氮硼等多元共渗、蒸气处理等。这些处理温度均不超过560℃，工件的显微组织和性能均未改变。

工件表面覆层是物理气相沉积(PVD法)在工件表面沉积TiC或TiN覆层，具有高硬度、优异的耐磨性、抗粘着性扣抗咬合性，显著提高工件使用寿命。

三、合金元素的作用

碳化物的变化是高速钢性能的晴雨表。它决定高速钢热硬性的好坏。

1．W或Mo 主要是提高热硬性。可阻止奥氏体晶粒粒长大；提高马氏体的回火稳定性。

Mo高速钢的含Mo共晶碳化物为细鸟巢状，减少了K的不均匀性；抗弯强度和冲击韧性较高。Mo2C比W2C析出温度低，易长大；易脱C。现常选用W-Mo系。

2．V 主要作用是提高钢的耐磨性和钢的热硬性。

3．Cr 主要起提高钢的淬透性作用。可提高钢的耐蚀性和抗氧化能力，改善切削能力。4．C 形成K，固溶强化。C%提高，HRC和热硬性提高。

5．Co 提高钢的热硬性，降低韧性，增加脱C倾向。有5%、8%、12%三个级别主要通过固溶在马氏体中，提高马氏体的抗回火稳定性，减慢合金K的析出与聚集

长大，加强二次硬化效果（提高晶界开始熔化温度）。

6．微合金化元素：N—0.05-0.10%于高C高硬高速钢中，可提高热硬性；

RE：可明显改善其在900-1150℃之间的热塑性。

§4．3 冷作模具钢

一、概述

冷作摸具钢是用来制作使金属冷变形的模具，如冷冲、冷镦、冷挤压、冲裁、拉丝等模具。其工作温度不高，主要要求具有高硬度和耐磨性，也要有一定韧性。在热处理时要求淬透性高，淬火变形小。

一般中小型模具常用碳素及低合金工具钢制作，如T12、9Mn2V、Cr2、CrWMn等。另一类是高淬透性、高耐磨的高碳高铬钢、高碳中铬钢或高速钢基体钢。常用的冷作模具钢化学成分见表4-2。

表4-2 常用的冷作模具钢的的成分（%）

二、高铬和中铬模具钢

1．Cr12及Cr12MoV

高C亚共晶莱氏体钢，Cr7C3型（HV2100），具有高淬透性。

可用两种热处理工艺：

1) 低温淬火和低温回火，组织M+Ar (少)，HRC61-63

2)高温淬火与高温回火，组织M+Ar（多），多次回火，提高硬度。

2．Cr6WV, Cr4W2MoV, Cr5Mo1V

高碳中铬模具钢。由于碳量相对低，铬量低，属于过共析钢。由于凝固时偏析，故仍有部分莱氏体共晶。这类钢中的碳化物也是以Cr7C3型为主，并有少量M6C，MC型。

这类钢的碳化物分布较均匀。退火态含有15%左右的碳化物。这类钢具有耐磨性好和热处理变形小的特点，适用于制造既要求有耐磨性、又具有一定韧性的模具。

三、基体钢和低碳高速钢

50Cr4Mo3W2V，55Cr4Mo5WVCo8，

65Cr4W3Mo2VNb，60Cr4Mo3Ni2WV

基体钢是根据通用高速钢淬火后基体成分而设计的钢种，它既有高速钢基体的强度和热硬性，又不含有由过多的未溶碳化物带来的脆性。低碳高速钢也常用于高冲击负载下的模具。

由于碳化物少，韧性和工艺性能也明显改善。

四、新型冷作模具钢

1．高韧性、高耐磨性模具钢

为适应冷镦模和厚板冲剪模的工作要求，既要有良好的耐磨性，又有较高的韧性，先后发展了一系列高韧性、高耐磨性的冷作模具钢。代表性的钢有8Cr8Mo2VSi、Cr8Mo2V2WSi 等这类钢用来制造冷镦模、冷冲模及冲头、冲剪模、冲挤压模等。

2．粉末冶金冷作模具钢

粉末冶金冷作模具钢是另一种新型冷作模具钢，采用粉末冶金法，用水雾化法将钢水雾化成细小钢粉末，通过快速凝固，每颗粉末中的高合金莱氏体得到细化，显著改善烧结后钢的韧性。同时这种方法可以生产用传统冶金方法难以生产的高碳高合金冷作模具钠。使钢中含有更多的硬质碳化物VC，具有更高的耐磨性。

§4．4 热作模具钢

金属的热成型有两种途径：一种是对红热的固态金属施加压力，使之在模具型腔内热变形成型，如锤锻、挤压等；另一种是在压力下使熔融金属注入模具型腔内凝固，即压铸。

模具在红热金属作用下升温，锤锻模具型腔表面可达600℃，局部可高于650℃；压铸模具表面温度可达800℃。温度随操作而周期地受到交替升温和降温所产生的热疲劳和模具工作部位的塑性变形和型腔堆塌。

工作条件对模具钢提出的要求有高抗热塑性变形能力、高韧性、高抗热疲劳、良好的抗热烧蚀性。

表4-3 常用热作模具钢的成分

一、锤锻模钢

锤锻摸具钢种应具有高强度、高热稳定性、高的淬透性、高的冲击韧性和低的回火脆性倾向，因而模具钢显微组织应是中碳（0.5%C）回火索氏体。回火温度应稍高于模面工作温度。

可根据模具尺寸来选择不同淬透性的钢种。对模高小于400mm的中、小型锤锻模具，要求有中等淬透性的5CrMnMo等钢种；模高大于400mm的大型锤锻模具，适用高淬透性

的5CrNiMo钢及新型钢种3Cr2MoWVNi和45Cr2NiMoSiV，具有高温下的高强度和韧性。例如：5CrMnMo，5CrNiMo：830-850℃淬火，520-580℃回火。HRC38-42

3Cr2MoWVNi和45Cr2NiMoSiV：1000℃淬火，两次回火（640℃，620℃），HRC40-42 二、挤压及压铸模具钢

目前采用中铬中加入Mo，W，V，Si等，如：45Cr5MoSiV，45Cr5MoSiV1，4CrW5SiV，3Cr3Mo3VNb等钢中碳化物类型有M23C6，M6C，MC，钒在钢中起回火时二次硬化作用；铬、钼、钨、钒能提高钢抗回火软化能力，保持高温下的强度、韧性；硅提钢的回火稳定性和抗热疲劳能力；铬和硅还能提高抗氧化和抗蚀性。

中合金铬系热作模具钢从室温到650℃既具有较高强度，又保持较高的韧性，并具有良好的抗热疲劳性能和热稳定性，在中温下有良好的抗氧化和耐液态金属冲蚀性能。

中合金铬系模具钢广泛用在铝合金压铸摸、热挤压模、热剪切模、精密锻造模及各种冲击和急冷条件下工作的模具，成为主要的热作模具钢钢种。

如45Cr5MoSiV1：要求700℃时屈服强度320MPa，1020-1050℃淬火，620-650℃回火，HRC45；580-600℃回火，HRC48-50。组织为回火M+K。

粉末高速工具钢

粉末高速工具钢 杨秋 （(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000） 摘要:粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品，简称PM HSS。粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。 关键词:综述；粉末高速钢；研究趋势；进展 1 PM HSS钢种开发 2．1第一代PM HSs 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)相继投产，此为第一代的PM粉末高速工具钢HSS。第一代PM HSS生产者使用1-2 t的中间钢包，其钢材夹杂物含量相当电弧炉+U'钢包精炼钢的水平，但是第一代PMHSS的抗弯强度较普通熔炼高速钢提高了约1倍。 2．2第二代PM HSS 继第一代PM HSS之后，各生产厂对设备和生产工艺进行了改进和更新，谓ESH技术就是带有电渣加热和吹Ar设备的中间钢包系统，2个石墨电极浸入碱性电渣内。电流通过钢水表面的活性渣产生热量，可保证3 h内高速钢钢水雾化过程中温度稳定，又可使钢水脱硫、脱氧。同时自钢包底吹Ar搅拌，使中间钢包钢水温度均匀化，又促进钢水净化反应。采用ESH方法生产的PM HSS称为第二代PMHSS，其产品商标也改为ASP2000系列(如ASP 2030，以前第一代称ASP 30)，它比第一代的PM HSS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％。钢材的质量和性能对化学成分的波动非常敏感，通常要求成分的波动范围愈小愈好。第二代钢较第一代钢达到了更高的技术水平，成分波动范围比第一代缩小近50％。此外，第二代PMHSS ASP 2000系列钢材的纵向与横向抗弯强度相差较小约为22％-32％，而普通熔炼HSS(M2、M42)的相应值达200％以上，并随钢材直径而变化，直径愈大，纵向和横向抗弯强度相差值也愈大。这一点正是大尺寸、高应力刀具使用PM HSS的理由之一。 2.3第三代PM HSS

(新)中国工具钢牌号及化学成分

第一章 中国工具钢和硬质合金牌号及化学成分 第一节 碳素工具钢 （1）中国GB 标准碳素工具钢的钢号与化学成分[GB/T1298-1986]（表6-1-1） 表6-1-1 碳素工具钢的钢号与化学成分（质量分数）（%） 钢号 C Si Mn P ≤ S ≤ T7 T8 T8Mn T9 T10 T11 T12 T13 0.65-0.74 0.75-0.84 0.80-0.90 0.85-0.94 0.95-1.04 1.05-1.14 1.15-1.24 1.25-1.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.40 ≤0.40 0.40-0.60 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 注：1.高级优质钢（带“A ”的钢号）磷、硫含量（质量分数）：P ≤0.030%；S ≤0.030%。 2.钢中残余元素含量（质量分数）：Cr ≤0.25%，Ni ≤0.20%，Cu ≤0.30%。 3.用作铅浴钢丝的残余元素含量（质量分数）：Cr ≤0.10%，Ni ≤0.12%，Cu ≤0.20%，Cr+Ni+Cu ≤0.40%。 4.要求检验钢的淬透性时，允许添加少量合金元素。 （2）中国GB 标准碳素工具钢的交货硬度与淬火硬度（表6-1-2和表6-1-3） 表6-1-2 碳素工具钢的交货硬度与淬火硬度 钢号 交货状态 试样淬火 硬度HBS 压痕直径/mm 淬火温度/℃ 冷却介质 硬度＞HRC T7 ≤187 ≥4.4 800-820 水 62 T8 ≤187 ≥4.4 780-800 水 62 T8Mn ≤187 ≥4.4 780-800 水 62 T9 ≤192 ≥4.35 760-780 水 62 T10 ≤192 ≥4.3 760-780 水 62 T11 ≤207 ≥4.2 760-780 水 62 T12 ≤207 ≥4.2 760-780 水 62 T13 ≤217 ≥4.1 760-780 水 62 注：表中硬度值及淬火工艺摘自GB/T1298-86。 表6-1-3 碳素工具钢热轧钢板的交货状态与硬度

45号钢的介绍

45#钢在一般工艺条件下不能进行焊接，因为随着含碳量的增加，钢材的可焊性变差，低碳钢具有较好的可焊性，含碳量超过0.35%的钢材可焊性较差容易产生焊接裂纹。当采取一些特殊的工艺措施后，45#钢也可以进行焊接，一般是焊前预热，小的焊接规范，焊后缓冷以及焊后消除应力退火等措施是可以进行焊接的，但是容易产生淬硬组织，在焊缝和热影响区都容易产生马氏体组织和较大的焊接残余应力。 钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1、按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%） 2.、按化学成份分类(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。3、按成形方法分类：(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。4、按金相组织分类(1) 退火状态的a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。(3) 无相变或部分发生相变的5、按用途分类(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构

高速工具钢国家标准的变化_王开远

高速工具钢国家标准的变化 王开远 辽宁五一八内燃机配件公司 高速工具钢是高碳合金钢,主要合金元素有钨、铬、钼、钴、铝等,属于莱氏体型钢种。组织中含有的大量碳化物使高速工具钢具有高红硬性、硬度和耐磨性。自1900年问世以来,高速钢一直是以制造金属切削刀具著称。随着科学技术飞速发展,高速钢的应用范围不断扩大。从60年代开始,日本以汽车、自行车工业为中心,试用高速钢做模具取得成功,现在生产的高速钢约有15%用于制造模具。因此,目前高速工具钢不仅用于制造高效率切削刀具,如铣刀、铰刀、拉刀、插齿刀及钻头等,而且被用于制造各种模具。主要是用来制造冷挤压模具及冷墩压模具等冷作模具,特别是钨钼系高速钢比钨系高速钢韧性更加优越,更适合作为模具钢使用。其中,钨系W18Cr4V钢和钨钼系W6Mo5Cr4V2两个牌号是我国目前使用最广泛的高速钢。新修订发布的GB/ T9943-2008 高速工具钢 是GB/T9943-1988 高速工具钢棒技术条件 的代替版本,其所规定的钢材外形尺寸及允许偏差、技术要求等适用于截面尺寸不大于250mm的热轧、锻制、冷拉等高速钢棒、盘条及银亮钢棒等。与1988年旧版标准相比,主要有以下几点变化: (1)标准适用范围扩大 1988年版标准只适用于高速钢棒材,而2008年新版标准,不仅适用于圆钢、方钢、扁钢、六角钢等棒材,还适用于盘条。标准所适用的钢材截面尺寸也由原来的不大于120mm修改为不大于250mm。因此,新标准的适用范围,不论是在所适用的钢种上还是所适用的钢材截面尺寸上都比旧标准大。 (2)修改了标准名称 由于本标准的适用范围发生变化,因此标准名称由 高速工具钢棒技术条件 修改为 高速工具钢 ,名称更加精练。 (3)增加了订货内容要求 高速工具钢的订货内容包括:标准编号、产品名称、牌号、截面形状、尺寸与外形、重量或数量、交货状态、特殊要求等。 (4)增加了对高速钢的分类 以前,高速钢的分类没有统一标准,比较混乱。为规范钢材的分类,便于对不同类别高速钢的管理,新增了钢材分类一章。高速工具钢按化学成分,分为钨系高速工具钢和钨钼系高速工具钢两种基本系列。新标准给出的9个牌号中,W18Cr4V、W12Cr4V5Co5钢是钨系高速工具钢,其余牌号全部为钨钼系高速工具钢。典型牌号W18C r4V钢热处理硬度可达63-66HRC,抗弯强度可达3500MPa,耐磨性好。W6Mo5Cr4V2钢是钨钼系高速工具钢的典型牌号,也是目前国内使用比例较高的高速工具钢之一。按性能分类,可分为低合金高速工具钢、普通高速工具钢、高性能高速工具钢。高性能高速工具钢具有更好的硬度和热硬性,是通过改变高速钢化学成分、提高性能而发展起来的新品种,切削温度达650 时,硬度仍可保持在60HRC以上,耐用性是普通高速钢的1.5-3倍。 (5)尺寸、外形及允许偏差 新标准要求钢材的尺寸、外形及允许偏差应符合相应标准,并在合同中注明组别。需要指出的是,新标准不再单独给出剥皮钢的尺寸偏差。因为在GB/T3207-2008 银亮钢 标准中已包含了对剥皮钢尺寸、外形及允许偏差的规定。另外,由于GB/T911 -2004 热轧工具钢扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差 及GB/T16761-1997 锻制工具钢扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差 标准已分别与GB/T702-2008和GB/T908-2008合并,因此,热轧和锻制工具钢扁钢的尺寸、外形及允许偏差也分别按GB/T702和GB/T908执行。 (6)技术要求 牌号及化学成分 新标准共规定了19个牌号及其化学成分,并对应给出了每个牌号的统一数字代号。我国高速工具钢牌号与国际标准牌号的对照见表1。 与旧标准相比,删去了已经淘汰的W18Cr4VCo5及W18Cr4V2Co8两个牌号、增加了7个新牌号,并根据GB/T17616 1998 钢铁及合金牌号统一代号体系 增加了钢材统一数字代号,而与旧标准相同的12个牌号中,有8个牌号的化学成分发生了变化,如表2所示。增加的7个牌号及对应的化学成分见 收稿日期:2010年3月

钢材的热处理及特性

铸造 1.熔融的液态金属填满型腔冷却。制件中间易产生气孔。 2.把金属加热熔化后倒入砂型或模子里，冷却后凝固成为器物。 3.铸造对被加工才料有要求，一般铸铁、铝等的铸造性能较好。铸造不具备锻造的诸多优点，但它能制造形状复杂的零，因此常用于力学性能要求不高的支称件的毛丕制造。例如机床外壳等。 锻造 1.主要是在高温下用挤压的方法成型。可以细化制件中的晶粒。 2.用锤击等方法，使在可塑状态下的金属材料成为具有一定形状和尺寸的工件，并改变它的物理性质。 3.锻造时，金属经过塑性变形，有细化晶粒的做用，切纤维连续，因此常用于重要零件的毛丕制造，例如轴、齿论等。 热处理 热处理是将工件在介质中加热到一定温度并保温一定时间，然后用一定速度冷却，以改变金属的组织结构，从而改变其性能（包括物理、化学和力学性能）的工艺。改善钢的力学性能或加工性能。1.退火 操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。 目的： 1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能； 2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；

3.消除冷、热加工所产生的内应力。 应用要点： 1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、 焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。 2.正火 操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。 目的： 1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能； 2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备； 3.消除冷、热加工所产生的内应力。 应用要点： 正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。 3.淬火 操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。 目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏

实验一工具钢热处理工艺组织性能的系统分析

工具钢热处理工艺-组织-性能的系统分析 (综合性实验) 一、实验目的 1.掌握工具钢热处理中成分—工艺—组织—性能内在关系； 2.通过实验，掌握材料的系统分析方法。 3.了解工具钢不同工艺条件下的常见组织。 二、实验原理 工具钢主要用于制造各种切削刀具，模具和量具。所以要有高的硬度和耐磨性、高的强度和冲击韧性等。常用的工具钢有T10、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V 等。T10是普通碳素工具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体＋颗粒状碳化物渗碳体＋少量残余奥氏体。9CrSi是低合金工具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体＋颗粒状碳化物渗碳体。Cr12MoV是模具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体＋块状碳化物渗碳体。下面以高速钢为例，介绍其热处理工艺特点,显微组织与性能的关系。 铸态的高速钢的显微组织黑色组织为δ共析相；白色组织是马氏体和残余奥氏体；鱼骨状组织是共晶莱氏体。铸态高速钢的显微组织中，碳化物粗大，且很不均匀，不能直接使用，必须进行反复锻造。锻造后还须进行退火。退火的目的：①消除锻造应力，降低硬度便于切削加工；②为淬火组织做好组织上的准备。因为原组织为马氏体、屈氏体、或索氏体的高速钢，未经退火，淬火时可能引起萘状断口。退火温度宜为860～880℃，加热时间为3～4小时左右，为了缩短退火时间，一般采用等温退火，即：860～880℃加热3～4小时，炉冷到700～750℃等温4～6小时。锻造退火组织：在索氏体基体上分布着粗大的初生碳化物和较细的次生碳化物（碳化物呈白亮点）。 高速钢的淬火工艺的特点：主要是加热淬火温度高。目的是尽可能多的使碳和合金溶入奥氏体。高速钢的淬火方法有油淬、分级、等温、空冷等。以W18Cr4V 为例，淬火温度在1270℃～1290℃，淬火组织是由（60～70%）马氏体和（25～30%）残余奥氏体及接近10%的加热时未溶的碳化物组成，晶粒度9～10级。硬度63～64HRC。当淬火温度不足，在1240℃～1260℃时，碳化物大部分未溶入奥

中国冷作和热作工具钢市场现状及未来发展趋势

中国冷作和热作工具钢市场现状及未来发展趋势 恒州博智(QYResearch) 2020年

2019年中国冷作和热作工具钢市场规模达到了XX亿元，预计2026年可以达到XX亿元，未来几年年复合增长率(CAGR)为XX%。 本报告研究中国市场冷作和热作工具钢的生产、消费及进出口情况，重点关注在中国市场扮演重要角色的全球及本土冷作和热作工具钢生产商，呈现这些厂商在中国市场的冷作和热作工具钢销量、收入、价格、毛利率、市场份额等关键指标。本文也同时研究中国本土生产企业的冷作和热作工具钢产能、产量、产值及市场份额。此外，针对冷作和热作工具钢产品本身的细分增长情况，如不同冷作和热作工具钢产品类型、价格、产量、产值，不同领域冷作和热作工具钢的市场销量等，本文也做了深入分析。历史数据为2015至2019年，预测数据为2020年至2026年。 主要厂商包括： Voestalpine SCHMOLZ + BICKENBACH Sandvik Fushun Special Steel BaoSteel TG Nachi-Fujikoshi Qilu Special Steel Hitachi ERAMET

Daido Steel Sanyo Special Steel Baowu Nippon Koshuha Steel Crucible Industries ArcelorMittal GMH Gruppe Kind & Co. Universal Stainless Hudson Tool Steel Otai Special Steel 按照不同产品类型，包括如下几个类别：热作工具钢 冷作工具钢 按照不同应用，主要包括如下几个方面：汽车行业 造船行业 机械行业 建筑业 其他 国内重点关注如下几个地区: 华东地区

45#钢热处理工艺

45热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火 600. 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做 45号钢管 模板,梢子,导柱等,但须热处理。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58） 1.45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下：淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (℃) 20钢 735-855 (℃) 45钢 724-780 (℃) T8钢 730 -770(℃) T12钢 730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷 + 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火： 第一次预热：300～500℃， 第二次预热840～860℃； 淬火温度：1020～1050℃； 冷却介质：油，介质温度：20～60℃， 冷却至油温；随后，空冷，HRC=60～63。 2、回火： 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 加热温度400～425℃，得到HRC=57～59。 说明：在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃，这个区间回火，韧性最好，并且有良好的耐磨性。如果淬火后，采用深冷处理（理想的温度是零下120）与中温回火相结合，会得到良好使用效果和高寿

刀具常用使用钢材介绍

刀具的制作钢材介绍 转载于主题名品网|zbsd|主题知识库 制刀材料，下面有一些数据： 1、440c 耐腐蚀性、强度、韧性突出。含铬量为17%，超过15%，需要深冷处理，不大耐磨。日常使用很不错。 2、420j2 含碳量太低，硬度也低。但是耐腐蚀强，适合做潜水刀。 3、420HC 性价比很高的钢。硬度可达58HRC，含有钒元素，保持性也不错。低端钢的最佳选择 4、N690 和440C差不多，加了0.1%左右的钒，耐磨性要强点。 5、S30V 防锈性、耐磨性极好、保持性也强。但韧性不足，突出的例子是绿扁帽生存刀。现在CR改成了CPM S35VN 钢材了。 6、AUS8 综合性能很不错，韧性强。日产的很棒。含有钒元素，细化晶体，可以磨得很锋利。 7、VG10 综合性能很优秀的钢，性能均衡。蜘蛛日产的很棒。含有钒元素，可以磨得非常锋利。 8、ATS34 日产高端制刀钢，硬度高、韧性强。不够锋利。 9、ZDP189 高硬度粉末钢，可达65-67HRC。但韧性不足，硬而脆。 10、154CM 和ATS34一个档次。综合性能不错，争议也大。 11、12C27类似于国内425M，性能一般。 12、D2 优质工具钢，高硬度、高耐磨性。坚韧、保持性也强。但防锈性能一般 13、CPM3V 著名刀匠JERRY HOSSOM，称CPM3V是现存所有钢材中最好的制刀钢材。拥有最优秀的微粒结构，因而具备极强的韧性和最优秀的刀刃。 14、infi 非不锈钢。性能和CPM3V一个档次，各有所长。 15、m390 粉末不锈钢，防锈性、耐磨性好。保持性极佳，约是440C的4倍。来自bladeforums论坛。 16、CPM M4HC 高钒高速工具钢。高硬度（可达67HRC）、高韧性。极其耐磨性和极佳的保持性（和M390一样）。 综合而言，中高端钢日产AUS8和VG10很不错，性能均衡。都含有0.2%左右的钒，细化晶体、增强耐磨性，可以磨得非常锋利。 比较来看：AUS8还含有0.49%的镍，强度韧性更好。VG10含有1.4%的钴，含碳量也稍高，因而硬度稍高点。保持性都差不多，可能VG10要好点点。 （此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容， 供参考，感谢您的支持） 精选文档，供参考！

解析W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢的淬火、 回火

解析W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢的淬火、回火 W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢淬火、回火硬度66～68HRC，抗弯强度2500～3000MPa，冲击吸收功A ku＞0.23～0.35J,600℃时的硬度54HRC。 退火规范退火温度730～840℃，退火硬度≤269HBS。 推荐淬火、回火规范淬火温度盐浴炉1180～1200℃、箱式炉1190～1210℃淬火剂为油，回火温度530～550℃，硬度≥66HRC。 W7Mo4Cr4V2Co5钢是钨钼系含钴高速工具钢，简写代号7-4-4-2-5，由于其含4.75%～5.75%（质量分数）的钴，从而提高了钢的高温硬度和红硬性，在较高的温度下切削时刀具不变形，而且耐磨性好。该钢的缺点是磨削性差。 为满足切削过程中，刀具线速度达80m/min，刀刃温度高达600℃，刀具硬度大于60HRC的要求，在高碳钢中加入大量W、Mo、Cr、V等合金元素而获得高速钢，W和Mn可提高钢的热硬性，在回火温度5800～600℃时，W、Mo析出并生成Mo2C和W2C，发生二次硬化现象，钢的硬度不仅不下降，反而升高。 供货状态及硬度退火态，硬度269HBS，冷拉态，硬度285HBS；冷拉后退火态，硬度277HBS。 标准GB 9943-88钢的主要化学成分（质量分数，%）C 1.05～1.15、Mn 0.20～0.60、P 0.030、S 0.030、Si 0.15～0.50、Cr 3.75～4.50、V 1.75～2.25、W 6.25～7.00、Mo 3.25～4.25、Co 4.75～5.75。

参考对应钢号我国GB标准钢号W7Mo4Cr4V2Co5、美国AISI/ASTM 标准钢号M41、美国UNS标准钢号T11341、国际标准化组织ISO标准钢号HS2-9-1-8、法国NF标准钢号HS7-4-2-5、德国DIN标准钢号S7-4-2-5、德国DIN标准材料编号1.3246、英国BS标准钢号M41。 典型应用举例 ①用于制造冷挤凹模和上、下冲头等。 ②用于制造切削最难切削材料的刀具和刃具，如制造切削高温合金、钛合金和超高强度钢等难切削材料的车刀、刨刀、铣刀等。

中国工具钢和硬质合金牌号及其化学成分

第一章中国工具钢和硬质合金牌号及化学成分 第一节碳素工具钢（1）中国GB标准碳素工具钢的钢号与化学成分[GB/T1298-1986]（表6-1-1） 表6-1-1碳素工具钢的钢号与化学成分（质量分数）（%） 钢号C Si Mn P≤S≤ T7 T8 T8Mn T9 T10 T11 T12 T13 0.65-0.74 0.75-0.84 0.80-0.90 0.85-0.94 0.95-1.04 1.05-1.14 1.15-1.24 1.25-1.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.40 ≤0.40 0.40-0.60 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 注：1.高级优质钢（带“A”的钢号）磷、硫含量（质量分数）：P≤0.030%；S≤0.030%。 2.钢中残余元素含量（质量分数）：Cr≤0.25%，Ni≤0.20%，Cu≤0.30%。 3.用作铅浴钢丝的残余元素含量（质量分数）：Cr≤0.10%，Ni≤0.12%，Cu≤0.20%，Cr+Ni+Cu≤0.40%。 4.要求检验钢的淬透性时，允许添加少量合金元素。 （2）中国GB标准碳素工具钢的交货硬度与淬火硬度（表6-1-2和表6-1-3） 表6-1-2碳素工具钢的交货硬度与淬火硬度钢号 交货状态试样淬火 硬度HBS压痕直径/mm淬火温度/℃冷却介质硬度＞HRC T7≤187≥4.4800-820水62 T8≤187≥4.4780-800水62 T8Mn≤187≥4.4780-800水62 T9≤192≥4.35760-780水62

工具钢性能

第四章工具钢 对各种材料进行加工，需要采用各种工具，主要是各种刃具与模具。 工具钢按用途分为刃具钢、模具钢及量具钢。按成分可分为碳素工具钢，低合金工具钢，高合金工具钢（高速钢）。 刃具钢要求高硬度，高耐磨性，一定韧性和塑性，有时需热硬性。如车刀，刨刀，铣刀，钻头，丝锥，锉刀，锯条。常用钢种为T7~T12，Cr，Cr2，9Mn2V，CrWMn，W18Cr4V。 模具钢为两类：一类为热作模具钢，要求高温下的硬度的强度，抗热疲劳和良好的韧性。如锤锻模，挤压模，压铸模。常用钢种为T8~T12，MnSi，5CrW2Si，Cr12V，Cr12MoV。另一类为冷作模具钢，要求具有高硬度，耐磨性和一定的韧性。如冲切模，冷镦模，搓丝模，拉丝，剪刀片。常用钢种有5CrNiMo，3Cr2W8V。 量具钢要求高硬度，高耐磨和尺寸稳定性如量规，样板，卡尺。 工具钢要求的基本性能有：（1）使用性能，如强度，塑性，韧性，耐磨性，热硬性，热疲劳性能；（2）工艺性能，如淬透性，变形与开裂倾向，脱C敏感性，磨削性，切削加工性。 §4．1 碳素及低合金工具钢 一、碳素工具钢 1．成分：高C钢，0.65-1.35% 2．组织：高C回火马氏体+细粒状K，HRC58-64 3．牌号：T7~T13 高牌号者，硬度高，耐磨性好，但韧性较低；低牌号者，硬度较低，但韧性较好。可选择不同场合具体运用。 4．热处理：球化退火（粒状P组织，便于切削加工）+淬火与低温回火 球化退火采用等温球化退火工艺。 5．性能：成本低，冷热性能较好，热处理简单，应用范围较宽。 不足处：（1）淬透性低，盐水中淬火，变形开裂倾向大。 （2）组织稳定性差，热硬性低，工作温度小于200℃。 6．应用：制作工件尺寸较小、受热温度不高、形状简单、不受较大冲击的工具如低速切削的刃具和简单的冷冲模。 二、低合金工具钢 加入M，如Si，Mn，Cr，W，Mo，V。与碳素钢相比，具有淬透性高，耐磨性好，淬火变形少，回火稳定性好，切削速度也较高。 合金元素作用：提高耐磨性，V，W，Mo, Cr；提高淬透性；减少淬火变形； 细化晶粒提高韧性；增大热硬性。 常用钢种：Cr06，Cr，Cr2，9Cr2，9SiCr，8MnSi，CrMn，CrWMn，CrW5，W，V 但由于热硬性仍较差，难以满足高速切削的需要。 §4．2 高速工具钢 高速工具钢适用于高速切削刀具。由于合金度高，可保证刃部在650℃时实际硬度仍高于HRC50，从而具有优良的切削性和耐磨性。

各元素在高速钢中的作用

高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上，在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度，而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢，其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物，经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中，称为一次碳化物；从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大，特别是二次碳化物，其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素，对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。 高速工个钢的淬火温度很高，接近熔点，其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中，使钢具有更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后硬度升高，此为第一次硬化，但淬火温度越高，则回火后的强度和韧性越低。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降在350℃以上温度回火硬度逐渐提高，至520~580℃范围内回火（化学成分不同，回火温度不同）出现第二次硬度高峰，并超过淬火硬度，此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。 高速工个钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外，还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。 多系高速工具钢主要合金元素是钨，不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小，脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽，但碳化物颗粒粗大，分布均匀性差，影响钢的韧性和塑性。 钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢，脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢，使用性能和工艺性能均较好。钼系高速工具钢的主要合金元素是钼，不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细，分布均匀、韧性好，但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。 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。 Mn 1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性 2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 3、稍稍改善钢的低温韧性 4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素 Si 1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度 2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性

(新)中外工具钢和硬质合金牌号对照

第六章中外工具钢和硬质合金牌号对照 第一节碳素工具钢钢号近似对照（1）中国与亚太各国（地区）以及国际标准的碳素工具钢钢号近似对照（表6-6-1） 表6-6-1 中国与亚太各国（地区）以及国际标准的碳素工具钢钢号近似对照 No.中国GB中国台湾CNS日本JIS韩国KS 美国 国际标准化组织ISO ASTM UNS 1T7SK7SK7STC7——TC70 2T8 SK5 SK6 SK5 SK6 STC5 STC6 W1A-8T72301TC80 3T8Mn SK5SK5STC5———4T9———W1A-81/2T72301TC90 5T10 SK3 SK4 SK3 SK4 STC3 STC4 W1A-91/2T72301TC105 6T11SK3SK3STC3W1A-101/2T72301~TC105 7T12SK2SK2STC2W1A-111/2T72301TC120

8T13SK31SK31STC1——TC140 9T7A—————— 10T8A————T72301— 11T10A————T72301— 12T12A————T72301— 13T13A——————（2）中国与欧洲诸国的碳素工具钢钢号近似对照（表6-6-2） 表6-6-2 中国与欧洲诸国的碳素工具钢钢号近似对照 No. 中国 GB 德国 法国NF 俄罗斯 ΓOCT 瑞典 SS 英国 BS DIN W-Nr. 1T7C70W2 1.1620（C70E2U）y7—2T8C80W2 1.1625（C80E2U）y8—3T8Mn C85WS 1.1830—y8Γ——4T9——C90E2U y9——5T10C105W2 1.1645（C105E2U）y10 6T11C110W2 1.1645~C105E2U y11——7T12C125W2 1.1663C120E3U y12 8T13C13W2 1.1673~C140E3U y13——

T12钢热处理工艺

金属材料与热处理技术课程设计 题目：T12钢热处理工艺课程设计 院（系）：冶金材料系 专业年级：材料1201 负责人：陈博 唐磊，杨亚西， 合作者：谭平，潘佳伟，多杰仁青 指导老师：罗珍 2013年12月

热处理工艺课程设计任务书 系部冶金材料系专业金属材料与热处理技术 学生姓名陈博，杨亚西，唐磊，谭平，多杰仁青，潘佳伟 课程设计题目T12 设计任务： 1，课程设计的目的：为了使我们更好地了解碳素工具钢的性能及其热处理工艺流程。培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。学习热处理工艺设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等进行热处理设计的基础技能训练。 2.课程设计的任务分组（碳素工具钢T12） ①：锉刀的热处理工艺（唐磊） ②：热处理后的组织金相分析（陈博） ③：淬火（潘佳伟） ④：回火（多杰仁青） ⑤：局部淬火（谭平） ⑥：缺陷分析（杨亚西） 3.课程设计的内容： T12钢热处理工艺设计流程 4参考文献： 【1】詹艳然，吴乐尧，王仲仁．金属体积成形过程中温度场的分析．塑性工程学报，2001，8(4) 【2】叶卫平，张覃轶．热处理实用数据速查手册．机械工业出版社．2005，59---60 【3】许天己钢铁热处理实用技术．化学工业出版社2005，134"～136 设计进度安排： 第一周周一~周二钢的普通热处理工艺设计理论学习 周三~周五分组进行典型金属材料的热处理工艺设计第二周周一~周三撰写设计说明书 周四~周五答辩 指导教师（签字）： 年 月日

热处理工艺卡 热处理工艺卡材料牌 号 T12 零件重 量 锉刀400g 工艺路 线 热轧钢板冲压下料——退火——校直——铣或刨侧 面——粗磨——半精磨——剁齿——淬火加回火。 技术条件检验方法 硬度HRC60-62，HB≤207 洛氏硬度计，布氏硬度计 金相组 织 珠光体，马氏体和 渗碳体 金相观察 力学性 能 硬度：退火，≤ 207HB，压痕直径≥ 4.20mm；淬火：≥ 62HRC 布氏法，洛氏法 工 序号工序名称设备 装炉方式 及数量 加热温 度℃ 保温 时min 冷却 介 质 温 度 ℃ 冷却时间 min 1 预热加热炉- 550-65 加热 时间 的5-6 倍 - - - 2 球化退火退火炉- 760-77 0 2-4h 空 气 550 -60 4h 3 淬火保护气 氛炉- 770-78 - 水150 -20 10 4 低温回火回火炉- 160-18 0 0.75- 1h 空 气 150 60 编制人陈博编制日期2013.12.11 审核日期

工具钢

工具钢 概述 工具钢是用以制造各种加工工具的钢种。根据用途不同。工具钢可分为刃具用钢、模具围钢和量具用钢。按化学成分不同。工具钢又可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。 各类工具钢由于工作条件和用途不同。所以对性能的要求也不同。但各类工具钢除飓有各自的特殊性能之外。在使用性能及工艺性能L也有许多共同的要求。如高硬度、高磨性是工具例最重要的使用性能之一。工具若没有足够高的硬度是不能进行切削加工的。否则，在应力作用下工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性则是保证和提高工具寿命的必要条件。 除了上述共性之外，不同用途的工具钢也有各自的特殊性能要求、例如，刃具钢除要求高硬度。高耐磨性外。还要求红硬性及一定的强度和韧性。冷模具钢要求高硬度、高耐磨性、较高的强度和一定的动化热模具钢则要求高的韧性和耐热疲劳性及一定的硬度和耐磨性。对于量具钢。除要求具有高硬度、高耐磨性外。还要求高的尺寸稳定性。 在化学成分上。为了使工具钢尤其是刀具钢具有高的硬度，通常都使其含有较高的碳(含碳量为0.65% ~1.55% )，以保证淬火后获得高碳马氏体、从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少和防止工具损坏是有利的。此外。高的合碳量还可以形成足够数量的碳化物以保证高的耐磨性、所加入的合金元素主要是使钢具有高硬度和高耐磨性的一些碳化物形成元素如Cr、W、M。、V等。有时也加入Mn和Si，其目的主要是增加钢的淬透性以达到减少钢在热处理时的变形。同时增加钢 回火稳定性。对于切削速度较高的刃具常加入较多的W、Mo、V、Co等合金元素。以提高钢的红硬性。 工具钢对钢材的纯洁度要求很严。对S、P含量一般均限制在0.02%~0。03%以下。属于优质钢或高级优质钢。钢材出厂时。其化学成分、脱碳层、碳化物不均匀度等均应符合国家有关标准规定、否则会影响工具钢的使用寿命。 生产实践表明刃具钢理想的淬火组织应是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物。因此刃具钢在热处理前都应进行球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状。且分布均匀。这不仅对保证钢的优良切削性、耐磨性和韧性有利。而且对热处理工艺(如防止或减轻过热敏感性、变形、淬裂倾向等)亦十分有利。 经球化退火后的组织为铁素体。其基体上分布着细小均匀的粒状碳化物。工具钢因含碳量较高，因此。在热处理淬火加热时应在盐浴炉或保护气氛条件下进行加热。否则易产生氧化脱碳现象。值得注意的是应在淬火后及时进行回火。 对于一种工具。选用什么样的钢材合理。首先应从工具的工作条件、失效形式及性能要求出发，然后选择合适的钢种。最后再制订正确的热处理工艺。同时还应考虑工具钢的工艺

高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途

高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途 W18Cr4V钢是W系高速工具钢。该钢具有高强度、高抗压性、高热稳定性和高硬度及高温硬度，该钢的热硬性很高，耐磨性较好，耐回火性好，淬硬深度大，承载能力居各种模具钢之首。但韧性、可加工性和导热性较差，淬火不变形性中等。该钢成本高、制造工艺不佳，热处理工艺复杂、淬火、回火以后的零件变形难以控制。但在使用中发现该钢脆性较大，易产生崩刃现象，其主要原因是碳化物不均匀性较大。 高速钢锻造以后必须经过球化退火，有利于切削加工。返修工件在第二次淬火前也要进行球化退火。否则，第二次淬火加热时，晶粒将过分长大而使工件变脆。冷压毛坯软化处理工艺，采用上限温度加热，分段等温，再附加等温回火过程。高速钢在淬火时要进行两次预热，原因在于高速钢中含有大量合金元素，导热性较差，以免引起工件变形或开裂，特别是大型复杂工件则更为突出。通过事先预热，可缩短在高温处理停留的时间，减少氧化脱碳及过热的危险性。 高速钢的淬火工艺比较特殊，即经过两次预热、高温淬火，然后再进行三次高温回火。生产中必须严格控制淬火加热及回火温度，淬火、回火保温时间，淬火、回火冷却方法。如果控制不当，易产生过热、过烧、萘状断口、硬度不足及变形开裂等缺陷。油韧性处理可提高该钢的塑性。 第一次预热可烘干工件上的水分，第二次预热可使索氏体向奥氏体的转变在较低温度内发生。 高速钢中含有大量难溶的合金碳化物，淬火加热时，温度必须足够高，才可使合金碳化物溶解到奥氏体中，淬火之后马氏体中合金元素的含量才足够高，钢才会具有高的热硬性。对高速钢热硬性影响最大的合金元素是W、Mo及V，只有在1000℃以上时，其溶解量才急剧增加。当温度≥1300℃时，各元素的溶解量虽然还有增加，但奥氏体晶粒则急剧长大，甚至在晶界处发生熔化现象，致使钢的强度、韧性下降。对高速钢来说，合适的晶粒度为9.5～10.5级。 淬火温度对该钢的性能影响较大，淬火温度上升，则耐磨性、抗压性、热稳定性提高，钢的韧性随温度的下降而增高。1230～1250℃淬火加热出现抗弯强度的峰值，在550～570℃回火后具有最佳的综合力学性能。表面脫碳层还明显地加剧该钢淬裂和磨裂敏感倾向。 淬火冷却通常在油中进行，但对形状复杂、细长杆状或薄片零件可采用分级淬火和等温淬火等方法。分级淬火后使残留奥氏体的体积分数增加20%～30%，使工件变形、开裂倾向减小，强度、韧性提高。油淬及分级淬火后的组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体。等温淬火以后，与分级淬火相比，其主要淬火组织中除马氏体、碳化物、残留奥氏体外，还含有下贝氏体。等温淬火可进一步减小工件变形，并提高韧性。 进行分级淬火时，如果在分级温度停留时间过长，就可能会大量析出二次碳化物。等温淬火所需时间一般较长，随等温时间不同，所获得的贝氏体数量不同，在生产中通常只能获得体积分数为40%的贝氏体，而等温时间过长可显著增加残留奥氏体量。这需要在等温淬火后进行冷处理或采用多次回火来消除残留奥氏体，否则将会影响回火后钢的硬度及热处理质量。 为了消除淬火应力、稳定组织、减少残留奥氏体量、达到所需要的性能，高速钢一般要进行三次560℃的高温回火处理。高速钢的回火转变比较复杂。在回火过程中马氏体和残留奥氏体发生变化，过剩碳化物在回火时不发生变化。

工具钢

中国工具钢牌号：(碳素工具钢T7T8T8Mn T9T10T11T12T13T7A T8A T8MnA T9A T10A T11A T12A T13A) (合金工具钢:9SiCr8MnSi Cr06Cr29Cr2W4CrW2Si5CrW2Si6CrW2Si 6CrMnSi2Mo1V5CrMnSiMo1V Cr12Cr12Mo1V1Cr12MoV Cr5Mo1V9Mn2V CrWMn9CrWMn Cr4W2MoV7CrSiMnMoV6Cr4W3Mo2VNb6W6Mo5Cr4V 5CrMnMo5CrNiMo3Cr2W8V5Cr4Mo3SiMnVAl3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V 8Cr34CrMnSiMoV4Cr3Mo3SiV4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi 7Mn15Cr2Al3V2WMo3Cr2Mo3Cr2NiMo) (高速工具钢:W18Cr4V W18Cr4VCo5W18Cr4V2Co8W12Cr4V5Co5 W6Mo5Cr4V2CW6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V3CW6Mo5Cr4V3W2Mo9Cr4V2 W6Mo5Cr4V2Co5W7Mo4Cr4V2Co5W2Mo9Cr4VCo8W9Mo3Cr4V W6Mo5Cr4V2Al W4Mo3Cr4VSi) (硬质合金：P01P10P20P30P40M10M20M30M40K01K10K20K30K40G05 G10G20G30G40G50LS10LS20LS30LS40LT10LT20LT30LQ10LQ20LQ30 LV10LV20LV30LV40) (凿岩钎杆用中空钢：ZKT8ZK55SiMnMo ZK35SiMnMoV) 俄罗斯工具钢牌号：(工具钢：3Cr2MoNiV3Cr2W8V3Cr3Mo3V4Cr2W24Cr3WMoV 4Cr4WMoVSi4Cr5MoV1Si4Cr5MoVSi4Cr5W2VSi4CrMoVSi4CrMoNiVSi4CrSi 4CrW2Si5Cr2MoNiV5Cr3W3MoVSi5CrMnMo5CrNiMo5CrNiW5CrNiWSi 5CrW2Si6Cr3MoVSi6Cr6W3MoVSi6CrSi6CrWMn6CrW2Si7CrV7CrMn2WMo 8Cr4W3Mo3V28Cr6NiVTi8CrV9Cr19Cr5WV9CrV9CrSi9CrWMn11CrV12Cr1 13Cr Cr Cr12Cr12V1Cr12Mo Cr12WMo CrMnWV CrMnSi CrW4CrWMn CrWSiMn) 美国工具钢牌号：(工具钢：A2A3A4A5A6A7A8A9A10D2D3D4D5D7F1F2 H10H11H12H13H14H19H21H22H23H24H25H26H41H42H43L2L3L6 O1O2O6O7P2P3P4P5P6P20P21S1S2S4S5S6S7T1T2T4T5T6T15M1 M2M2C M3M4M6M7M10M30M33M34M36M41M42M43M44M46M47) 英国工具钢牌号：BA2BA6BD2BD2A BD3BF1BH10BH10A BH11BH12BH13 BH19BH21BH21A BH26BL3BM1BM2BM15BM34BO1BO2BS1BS2BS5BT1 BT2BT4BT5BT6BT15BT20BT21BT42BW1A BW1B BW1C BW2 法国工具钢牌号：1101(Y1120)1102(Y1105)1103(Y190)1104(Y180)1105(Y170) 1161(Y1xxV)1162(Y1105V)1163(Y7xxV)1164(Y7xxV)1200(Y2140C) 1201(Y2120)1202(Y2105)1203(Y290)1204(Y275)1230(Y2140C) 1231(Y2120C)1232(Y2xxC)1233(Y2xxC)1234(Y2xxC)1305(Y365) 1306(Y355)1307(Y348)1308(Y342)1309(Y338)2121(140SMD4) 2130(Y100C2)2131(100C3)2132(130C3)2133(Y100C6)2134(100CM6) 2141(105WC13)2142(110WC20)2211(90MV8)2212(90MWCV5) 2231(Z100CDV5)2233(Z200CD12)2234(Z200CD12)2235(Z160CDV12) 2236(Z160CKDV12.03)2237(Z230CVD12.04)2321(Y46S7)2322(Y51S7) 2324(Y45SCD)2331(Y42CD4)2332(Y50CV4)2333(35CMD7)2341(55WC20) 2381(Y35NC15)2831(Z8CDV5)2730(Z100CD17)2732(Z40C14) 2881(410NC6)2882(10NC12)3331(45CDV6)3333(40CDV13)3335(55CNDV4) 3381(55NCDV7)3382(Y35NCD16)3383(32NDC18-12)3384(35NCDV8) 3385(40NCD16)3431(Z38CDV5)3432(Z35CDWV5)3343(Z40CDV5)