刀具材料粉末冶金硬质合金.docx
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1、工具钢 耐磨工具钢工具钢(Tool steel),是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。工具钢具有较高的硬度和在高温下能保持高硬度得红硬性,以及高的耐磨性和适当的韧性。工具钢一般分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。碳素工具钢一、生产品种热轧棒材 圆钢直径或方钢边长8mm-80mm 锻制棒材 圆钢直径或方钢边长50mm-150mm 冷拉棒材圆钢直径8mm-40mm 热轧钢板 厚度0.7mm-15mm 冷拉钢带厚度0.10mm-3.60mm 冷拉钢丝圆钢丝直径0.050mm-16mm 热轧扁钢 厚度*宽度 3mm-30mm*(10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、
2、32、35、38、40、45、50、55、60、65、90、100、160)mm 锻制扁钢 厚度*宽度 10mm-65mm*(40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110、120、130、150、170、180、190、200)mm 二、性能和用途T7、T7A 亚共析钢。具有较好的塑、韧性和强度,以及一定的硬度,能承受震动和冲击负荷,但切削能力差。用于制造承受冲击负荷不大,且要求具有适当硬度和耐磨性,及较好的韧性的工具,如锻模、凿子、锤、冲头、金属剪切刀、扩孔钻、钢印、木工工具、风动工具、机床顶尖、钳工工具、钻凿工具、较钝的外科医疗用具等。 T8、T8A 共析钢。淬火加
3、热时容易过热,变形也大,塑性和强度比较低,不宜制造承受较大冲击的工具,但经热处理后有较高的硬度和耐磨性。用于制造切削刃口在工作时不变热的工具,如木工工具、风动工具、钳工工具、简单模具、铆钉冲模、中心孔铳和冲模、切削钢材用工具、轴承、刀具、铝锡合金压铸板和型芯,以及各类弹簧等。 T8Mn、T8MnA 共析钢。具有较高的淬透性和硬度,但塑性和强度较低。用于制造断面较大的木工工具、手锯锯条、刻印工具、铆钉冲模、发条、带锯锯条、圆盘锯片、煤矿用凿、石工用凿等。 T9、T9A 过共析钢。具有较高的硬度,但塑性和强度较低。用于制造要求较高硬度且有一定韧性的各种工具,如刻印工具、铆钉冲模、压床模、冲头、木工
4、工具、农机切割零件、凿岩工具和铸模的分流钉等。 T10、T10A过共析钢。晶粒细,在淬火加热时(温度达800)不致过热,仍能保持细品粒组织;淬火后钢中有未溶的过剩碳化物,所以具有比T8、T8A钢更高的耐磨性,但韧性较低。 用于制造切削刃口在工作时不变热的工具,不承受冲击负荷而具有锋利刃口和少许韧性的工具,如加工木材用工具、手用横锯、手用细木工具、机用细木工具、麻花钻、拉丝模、冲模、冷镦模、螺丝锥、扩孔刀具、搓丝板、车刀、刨刀、铣刀、货币压模、小尺寸断面均匀的冷切边及冲孔模、低精度形状简单的卡板、钳工刮刀、硬岩石钻子、制铆钉和钉子用工具、螺丝刀、锉刀、刻纹用凿子、切纸和烟叶用刀具等。 T11、T
5、11A 过共析钢。具有较好的综合力学性能(如硬度、耐磨性和韧性等),晶粒更细,在加热时对晶粒长大和形成碳化物网的敏感性小。用于制造在工作时切削刃口不变热的工具,如锯、錾刀、丝锥、锉刀、刮刀、发条、仪规、扩孔钻、板牙、切烟叶用刀具、尺寸不大和断面无急剧变化的冷冲模及木工刀具等。 工具钢T12、T12A 过共析钢。由于碳含量高。淬火后仍有较多的过剩碳化物,所以硬度和耐磨性高,但韧性低,且淬火变形大。不适于制造切削速度高和受冲击负荷的工具。用于制造不受冲击负荷,切削速度不高,切削刃口不变热的工具,如车刀、铣刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙、刮刀、量规、刀片、小型冲头、钢锉、锯、发条、切烟叶用刀具,
6、及断面尺寸小的冷切边模和冲口模等。 用于制造不受冲击负荷,但要求极高硬度的金属切削工具,如剃刀、刮刀、拉丝工具、锉刀、刻纹用工具、钻子,以及坚硬岩石加工用工具和雕刻用工具等。 合金工具钢工具钢简介 合金工具钢 alloy tool steel 在碳素工具钢中加入Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等合金元素的钢。 加入Cr和Mn可以提高工具钢的淬透性,可根据要求,有选择地加入或同时加入其他元素(加入总量一般不超过5%),即形成一系列的合金工具钢。好。 按用途分类 合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高,按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量高的钢(碳质量分数大于
7、0080%)多用于制造刃具、量具和冷作模具,这类钢淬火后的硬度在HRC60以上,且具有足够的耐磨性;碳含量中等的钢(碳质量分数 0.35%0.70%)多用于制造热作模具,这类钢淬火后的硬度稍低,为HRC5055,但韧性良好。 高速工具钢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
8、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。 高速工具钢的淬
9、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520580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。 高速工具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
10、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
11、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。 工具钢的特性(1) 硬度工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度,如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下,仍能保持高的硬度和良好的红硬性。碳素工具钢
12、和合金工具钢一般在180250、高速工具钢在600左右的工作温度下,仍能保持较高的硬度。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。 (2) 耐磨性工具钢具有良好的耐磨性,即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下,仍能保持其形状和尺寸不变。 (3) 强度和韧性工具钢具有一定的强度和韧性,使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力,以保证工具的正常使用。 (4) 其他性能由于各种工具的工作条件不同,工具用钢还具有一些其他性能,如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。 工艺性能工具钢除了具有上述使用性能外,还应具有良好的工艺性
13、能。 (1) 加工性工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能,才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。 (2) 淬火温度范围工具钢的淬火温度应足够宽,以减少过热的可能性。 (3) 淬硬性和淬透性淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关,碳含量越高,则钢的淬硬性越高。 淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。 根据用于制造不同的工具,对这两种性能各有一定的要求。 (4) 脱碳敏感性工具表面发生脱碳,将使表面层硬度降低,因此要求工具钢的脱碳敏感性低。在相同的加条件下,钢的
14、脱碳敏感性取决于其化学成分。 (5) 热处理变形性工具在热处理时,要求其尺寸和外形稳定。 (6) 耐削性对很制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关,特别是钒含量,如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。 高速工具钢和合金工具钢工艺及参数上的区别高速工具钢也是一种合金工具钢,其中含有C,Mn,Si,Cr,V,W,Mo,Co.而它能用来做高速旋转切割工具,能耐磨,耐高温,就是其中Cr,V,W,Mo得比例比较大(你也是同行,这里就不细讲了),以 W12Cr4V5Co5为例,Cr-3.75%-5%,V-4.5%-5.25%,W-11.75%-13%.其中Cr和V得比例
15、不得低于3%。P和S得含量不得大于0.030%。 合金工具钢的加工方法主要是压力加工钢和切削工具钢。合金工具钢种类和多,有冷作,热作,无磁,塑料模具钢等等,同时Cr和V得比例不能过低。冷作模具工具钢的选择 冷作模具工具钢的选择,在实际用途中工具钢是根据模具主要失效机理进行选择的。选择工具钢仅仅拥有钢材性能方面的知识是远远不够的,还必须考虑生产零件的数量,被加工材料的类型,厚度及其硬度等因素。选择工具钢的一种基本方法是先把除磨损外的其他失效机理全部排除,然后选择具备最适合耐磨损性的工具钢,以满足产品生产量的要求。高速钢高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢。高速
16、钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好,强度和韧性配合好,因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具,也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外,20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢,它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。展开 高速钢 简介高速钢(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1025%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
17、,HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性红硬性。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860880。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800850预热(以免引起大的热应力),然后迅速加 热到淬火温度11901290
18、(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23次回火,回火温度560,每次保温1小时。 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。 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。 主要生产厂我国江苏天工、上钢五厂、河冶科技、宝钢是生产高速钢的主要生产厂。 主要进口生产国家我国主要从日本
19、、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。 种类高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.701.65%之间。含合金元素量较多,总量可达1025%。按所含合金元素不同可分为:钨系高速钢(含钨 918%);钨钼系高速钢(含钨512%,含钼26%);高钼系高速钢(含钨02%,含钼510%);钒高速钢,按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒 12%)和高含钒量(含钒2.55%)的高速钢;钴高速钢(含钴 510%)。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。通用型高速钢:主要用于制造切削硬度HB300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W
20、18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC6870),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。 规格和外观质量规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好,不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。 化学成分我国国标和日本工业标准中主要钢号的化学成分如表 6726。 物理性能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
21、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最大,目前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580650,保温1
22、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12101240,高钼系高速钢为11801210。淬火后一般需在 540560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。 包装成捆交货,用铁丝捆扎,并有标牌标明炉号,规格等印记。但对冷轧钢还要涂防锈油,并用防潮纸包裹,对银亮钢还应装箱。 高速钢 检验检验高速钢碳化物不均匀度与试样的腐蚀时间有关。有关标准中只提出腐蚀要适当不能过腐蚀,这一点往往被人们所忽视。实践证实,如果发生了过腐蚀,就会将碳化物染黑,表现出不均匀程
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