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浅谈分切机械刀片材料高速钢
编辑:马鞍山市五星刃模具有限公司   时间:2022-09-01

在高速钢发明之前,分切机械刀片的材料普遍是合金工具钢。 1900年由美国匹兹堡伯利恒钢铁公司生产的W18Cr4V高速钢在巴黎博览会上的公开演示,成为高速钢发展史上无可置疑的里程碑。十年后的1910年,一位英国人这样写道:“在1900年巴黎博览会上,一些工程师看到了一部高速运转的车床,上面装有一个工具,正用它尖头的炽热消除一个暗蓝色碎片,工程师们意识到他们亲眼见证了工具钢和机床方面的一个革命的开始。”


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高速钢的发明使分切机械刀片切削中碳钢的速度由提高到大约30m/min。拿一个直径65mm,长度1000mm的45钢工件来说,原来的加工时间需要100分钟,而应用高速钢只需要约25分钟。因此,人们对它的速度惊叹不已,称其为“高速钢”。W18Cr4V作为一个经典的高速钢牌号,一直延续使用至今。只是由于钨资源的缺乏,以及高钨高速钢在热成形工艺性方面的一些不足,在近20年里,它的统治地位才逐渐被W6Mo5Cr4V2所取代。


分切机械刀片高速钢材料主要由两种基本成分构成:一种是金属碳化物(碳化钨、碳化钼或碳化钒),它赋予分切机械刀片较好的耐磨性;二是分布在周围的钢基体,它使刀片具有较好的韧性和吸收冲击、防止碎裂的能力。


碳化钨在大幅度提高高速钢的切削速度方面的贡献是决定性的,是这一发现对于以后硬质合金的发明也具有奠基石的作用。如今我们大量使用的钨基硬质合金,其主要的硬质相,对刀具硬度、耐磨性其决定作用的成分依然是碳化钨。


高速钢后来又被称为“风钢”。其它许多钢材在进行淬火时,当材料被加热到完全奥氏体的相变温度以后,必须放入水或其它介质中急速冷却以得到坚硬的“马氏体”组织,如果冷却速度慢了(例如在空气中冷却),就会变成较软的珠光体、渗碳体等组织,硬度就会比较低;而高速钢在加热到“奥氏体”组织后即使在空气中冷却,也会得到“马氏体”组织,即高速钢能够在“风”中淬硬,“风钢”的名称由此而来。


高速钢的晶粒大小对高速钢的性能产生着巨大的影响。号码数字较大的高速钢比号码数字较小的性能优越许多。制备普通高速钢时,是将熔化的钢水从钢水包中注入铸模,使其缓慢冷却凝固。此时,金属碳化物从溶液中析出,并形成较大的团块。高速钢中添加的合金含量越多,碳化物团块就越大。达到某一临界点时,可形成尺寸极大的碳化物团块。


出现大的碳化物团块的临界点根据钢锭的尺寸以及其它因素而略有不同,但一般是在碳化钒含量达到约4%时发生。通过对钢锭进行锻造、轧制等后续加工,可以粉碎其中一部分碳化物团块,但不可能将其完全消除。虽然增加钢材中金属碳化物颗粒的数量可以改善材料的耐磨性,但随着合金含量的增加,碳化物的尺寸及团块数量也会随之增加,这对于钢材的韧性会产生极其不利的影响,因为大的碳化物团快可能成为产生裂纹的起始点。因此,国外很早就开展研究,追求高速钢的细晶粒化。

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