高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途.pdfVIP

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。 主要作用于以下方面： 1）冷挤压冲头，重载冷镦冲头，中、厚 （10～25mm）钢板冲孔冲头，直径＜5～ 6mm的小冲头。 2）用于各种冲裁奥氏体钢、弹簧钢、高强钢板的中、小型冲头。 3）用于制作钢件冷挤压凸模时，硬度选用62～64HRC。 4）用于制作挤压温度＞400℃的温挤压模中的凸弋凹模时，硬度分别选用60～ 62HRC, 62～64HRC。 5）用于制作不锈钢拉深模的凸模，要求硬度选用62～64HRC。 6）用于制作铝件冷挤压模，凸模硬度推荐选用60～62HRC，凹模硬度推荐选用 62- 64HRC。 7）用于制作铜件冷挤压模凸模，推荐选用硬度62～64HRC。 8）采用Cr6WV、Cr12MoV、Cr12等钢制作的冲头，硬度为61～66HRC，其使用寿 厂命仅数十件，就呈现镦粗以后的断裂失效，在改用W18Cr4V高速钢制作冲头以 后，其使用寿命高于3000次。 9）粉末冶金压模和各种小型高使用寿命冷冲剪工具等。 10）可以用于制作在≤600℃工作的模具、工具。 11）冷镦M10～M24螺母的五工序冲孔冲针，使用寿命较低，采用强韧化热处理 规范，每件冲针可冲孔1.3万件以上。 12）该钢用于制作冲制电池锌筒的冲棒，采用常规淬火、回火工