超硬高速钢

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第295页（1621字）

为适应高硬度高强度钢和高温合金等难加工材料切削加工的需要，除高钒高速钢和高碳高速钢外，国内外还发展了各种高性能高速钢，由于这些高速钢热处理后室温硬度可达HRC66～70，而且耐磨性和红硬性也优于通用高速钢，所以被统称为超硬高速钢，主要用于难加工材料的铣削、钻孔、攻丝和拉削等刀具的制造。各种高性能高速钢所占比重，在工业较发达国家已超过20%

在世界范围内，钴高速钢被公认为性能最为优异的超硬高速钢种，一般含钴5～12%，其典型牌号为M42(含钴量8%。虽然钴不是碳化物形成元素，但能有效地提高钢的回火硬度和红硬性，增强高温下刃口的抗软化能力，而且可磨削性比高钒高速钢优异，可以用来制造成形复杂刀具。但钴高速钢脆性较大，随着含钴量的增加韧性显着降低，而且脱碳倾向严重，再加钴属稀缺元素，钴高速钢价格较为昂贵，在我国标准中只纳入了一种低钴高速钢W12Mo3Cr4V3Co5Si(代号Co5Si)，供切削难加工材料时，在特殊情况下选用。

含铝高速钢W6Mo5Cr4V2Al(代号M2Al)是我国结合国内资源自行研制具有良好综合性能的无钻超硬高速钢，其室温硬度可达HRC67～69，具有高的耐磨性和韧性，而且冷热加工性能优于其它高性能高速钢，价格较为低廉，是一种很有推广价值的超硬高速钢钢种，常用于低速情况下加工要求高精度高光洁度的精密零件。缺点是易于氧化脱碳，热处理时需要注意盐浴脱氧和加热保护。

此外，W6M₀5Cr4V5SiNbAl(代号B201)和W10Mo4Cr4V3Al(代号5F₆)也是我国自己研制的无钴超硬高速钢。高钒含铌高速钢W6Mo5Cr4V5SiNbAl中，铌和碳强烈形成弥散细小的碳化铌，能有效地阻止晶粒长大，弥散的碳化铌硬质点即提高了耐磨性又提高了钢的韧性，在低速断续切削难加工材料时，能充分发挥其优越性。但这两种钢均因含钒量较高而导致可磨削性变坏。

为改善无钴高钒超硬高速钢的可磨削性和获得良好的综合机械性能，北京钢铁学院和大冶钢厂近年来共同研制了加氮的钨系超硬高速钢W12Mo3Cr4V3N(代号V3N)，其化学成分见表96，已经正式鉴定交有关钢厂生产。由于加入少量的氮(0．04～0．1%)与合金元素形成稳定的氮化物，这些氮化物以高度弥散状态分布于钢中，提高了钢的硬度和耐磨性。而且氮化物的存在还可以细化晶粒，减少碳化物颗粒聚集长大，保证组织均匀，当它硬化到HRC67～69时，抗弯强度和韧性下降并不显着，其可磨削性相当于M2Al，略低于一般含钒量3%的超硬高速钢，可以满足各类高性能刀具的工艺和使用要求。V3N钢的试验数据及其与含钴超硬高速钢和普通高速钢之对照如表97所示。其工业应用实例如表98所示。

表96 V3N钢的化学成分，%

表97 V3N钢切削试验数据

注①一律无冷却。

②各项试验对比钢和V3N钢角度一致(从略)。

③破坏：△后－后面磨损宽度，△d－始末工件直径差，毫米。Vp－破坏时的切削速度，米／分。

表98 V3N钢工业应用实例

我国各种超硬高速钢的机械性能比较见表99。

表99 我国各种超硬高速钢的机械性能