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工具钢

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:9

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①淬火后硬度不是指用途举例中各种工具的硬度，而是指碳素工具钢材料在淬火后的最低硬度。

碳素刃具钢在性能上有两个缺点、一个不足。即淬透性低。工具断面尺寸大于15mm时。水淬后只有工件表面层有高硬度。故不能做形状复杂、尺寸较大的刀具；红硬性差。当工作温度超过250℃，硬度和耐磨性迅速下降。而失去正常工作的能力；碳素刃具钢从成分上看，不含有合金元素。淬火回火后碳化物属于渗碳体型。硬度虽然可达HRC62但耐磨性不足。

碳素刃具钢在热处理时须注意以下几点①碳素工具钢淬透性低，为了淬火后获得马氏体组织。淬火时工件要在强烈的淬火介质(如水、盐水、碱水等)中冷却。因而淬火时产生的应力大。将引起较大的变形甚至开裂。故而淬火后应及时回火②碳素刃具钢在淬火前经球化退火处理，在退火处理过程中。由于加热时间长、冷却速度慢，会有石墨析出使钢脆化(称为黑脆)。③碳素刃具钢由于含碳量高。在加热过程中易氧化脱碳。所以加热时须注意保护。一般用盐浴炉或在保护气氛条件下加热。

综上所述，由于碳素工具钢淬透性低、红硬性差、耐磨性不够高。所以只能用来制造切屑量小、切削速度较低的小型刃具。常用来加工硬度低的软金属或非金属材制。对于重负荷、尺寸较大、形状复杂工作温度超过200℃的刃具。碳素刃具钢就满足不了工作的要求、在制造这类刃具时应采用合金刃具钢、但碳素刃具钢成本低，在生产中应尽量考虑选用。

2.合金刃具钢

合金刃具钢是在碳素刃具钢的基础上加入某些合金元素而发展起来的。其目的是克服碳素刃具钢的淬透性低、红硬性差、耐磨性不足的缺点。合金刃具钢的合碳量在0.75%~1.5%合金元素总量则在5%以下。所以又称低合金刃具钢。加入的合金元素为Cr、Mn、Si、W和V等。其中Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬造性。同时强化马氏体基体，提高h回火稳定性；W和V还可以细化晶粒； Cr、 Mn等可溶入渗碳体。形成合金渗碳体，有利于钢耐磨性的提高。

另外，Si使钢在加热时易脱碳和石墨化。使用中应注意。如 Si、 Cr同时入钢中则能降低钢的脱碳和石墨化倾向。

合金刃具钢有如下特点；淬透性较碳素刃具钢好，淬火冷却可在油中进行，放热处理变形和开裂倾向小，耐磨性和红硬性也有所提高。但合金元素的加入，提高了钢的临界点，故一般淬火温度较高。使脱碳倾向增大。

合金刃具钢主要用于制作：①截面尺寸较大且形状复杂的刃具：②精密的刀具；③切削刃在心部的刃具，此时要求钢的组织均匀性要好：④切削速度较大的刃具等。

我国冶标YB 7-59列入了56种合金刃具钢。表4。2列出了最常用的合金刀具钢的成分、热处理工艺、性能和用途。

由表可见。合金刀具钢分为两个体系
针对提高钢的淬透性的要求，发展了Cr、Cr2、9SiCr和CrWMn等钢。其中9SiCr钢在抽中淬火淬造直径可达40-50 mm。适宜制造薄刃或切削刀在心部的工具。如板牙、滚丝轮、丝锥等。

CrWMn钢是最常用的合金刃具钢。经热处理后硬度可达HRC64-66且有较高的耐磨性。CrWMn钢淬火后。有较多的残余奥氏体，使其淬火变形小。故有低变形钢之称。生产中常用调整淬火温度和冷却介质配合，使形状复杂的薄壁工具达到激变形或不变形。这种钢适于做截面尺寸较大、要求耐磨性高、淬火变形小。但工作温度不高的拉刀、长丝锥等。也可作量具、冷变形模具和高压油泵的精密部件(柱塞)等。
针对提高耐磨性的要求，发展了Cr06、W、W2及CrW5等钢。其中CrW5又称钻石钢。在水中冷却时，硬度可达HRC67-68。主要用于制作截面尺寸不大(5~15mm)、形状简单又要求高硬度、高耐磨性的工具，如雕刻工具及切削硬材料的刃具。

合金刃具钢的热处理与碳素刃具钢基本相同，也包括加工前的球化退火和成形后的淬火与低温回火。回火温度一般为160-200℃。合金刃具钢为过共析钢一般采用不完全淬火。淬火加热温度要根据工件形状、尺寸及性能要求等选定并严格控制。以保证工件质量。另外。合金刃具钢导热性较差。对于形状复杂、截面尺寸大的工件，在淬火加热前往往先在600-650℃左右进行预热，然后再淬火加认一般采用油淬、分级淬火或等温淬火。少数淬透性较低的钢(如Cr06。CrW5等钢)采用水淬。