高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70~1.65%之间。含合金元素量较多,总量可达10~25%。
按所含合金元素不同可分为:
①钨系高速钢(含钨 9~18%);
②钨钼系高速钢(含钨5~12%,含钼2~6%);
③高钼系高速钢(含钨0~2%,含钼5~10%);
④钒高速钢,按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒 1~2%)和高含钒量(含钒2.5~5%)的高速钢;
⑤钴高速钢(含钴 5~10%)。
按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。
①通用型高速钢:主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具(如滚刀、插齿刀、拉刀),常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC68~70),主要用于制造切削难加工金属(如高温合金、钛合金和高强钢等)的刀具,常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
高速钢一般不做抗拉强度检验,而以金相、硬度检验为主。
钨系和钼系高速钢经正确的热处理后,洛氏硬度能达到63以上,钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松,一般疏松应小于1级。
金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。
1.高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。
2.高速钢中碳化物不均匀度对质量影响,冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求,通常情况下应小于3级。
3.用高速钢制造切削工具,除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外,还有一个重要因素是具有红硬性。(红硬性是指刀具在高速切削时,刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。)
一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580~650℃,保温1小时,然后冷却,这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点,如钨系高速钢为1210~1240℃,高钼系高速钢为1180~1210℃。淬火后一般需在 540~560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命,可对其表面进行强化处理,如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。
硬质合金回收的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物,如碳化钨、碳化钛、碳化钽,它们的硬度很高,熔点都在2000℃以上,有的甚至超过4000℃。另外,过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性,也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有硬度和耐磨性。
硬质合金刀具
硬质合金对碳化钨WC粒度的要求根据不同用途的硬质合金采用不同粒度的WC(碳化钨)。硬质合金切削刀具:比如切脚机刀片、V-CUT刀等精加工合金采用超细、亚细、细颗粒WC,粗加工合金采用中颗粒WC,重力切削和重型切削的合金采用中、粗颗粒WC做原料;矿山工具:岩石硬度高,冲击负荷大,采用粗颗粒WC,岩石冲击小冲击负荷小采用中颗粒WC做原料;耐磨零件:当强调其耐磨性、抗压和表面光洁度时,采用超细、亚细、细、中颗粒WC做原料,耐冲击工具采用中、粗颗粒WC原料为主。
WC理论含碳量为6.128%(原子50%),当WC含碳量大于理论含碳量,则WC中出现游离碳(WC+C)。游离碳的存在,烧结时使其周围的WC晶粒长大,致使硬质合金晶粒不均匀。碳化钨一般要求化合碳高(≥6.07%),游离碳(≤0.05%),总碳则决定于硬质合金的生产工艺和使用范围。
硬质合金模具市场分析模具是现代工业中不可缺少的重要装备。随着高新技术的发展,许多由切削加工的零件和产品,越来越多的被模制成分件所代替,因此模具市场潜力很大。据海关统计,2000年我国共进口模具9.77亿美元,折合人民币80亿元。硬质合金模具市场,相应硬质合金总产量的增长而递增。
1.硬质合金顶锤目前,我国人造金刚石年产量已达60OMg(0.3Gcar),按每生产200Og(lOkcar)人造金刚石消耗顶锤l0kg计算,顶锤年消耗在3000t左右,若考虑技术进步因素,午消耗也在1500-2000t。
2.硬质合金拉丝模我国钢铁产量已过亿吨,线材产量也达1800万t,加之铜铝线材的迅速发展,拉丝模的需求占硬质合金总产量的6%-7%,在500t左右,考虑技术进步和钢结合金的部分替代,也应在400t范围。
3.冷墩、冷冲、成形和整形等模具由于我国机械、电器、微电机等工业的迅速发展,高速冲床的大量引进,估计这类模具的市场容量在100-150t。
4.无磁模近几年,我国研制了一系列无磁模具,由于制作上的难度和价格昂贵等因素,推广速度慢,据估算需求在l5t以内。
5.热作硬质合金高速线材轧机轧辊是一种带轧槽或轧孔的制品,工作时,1000-11000C的钢坯以70-12Om/min的速度穿过,使之受到高温高频次的热应力作用,因而它是一种易损部件。目前我国不同规模的这类生产线有30多条,估计需求量在100-150t。