高速钢的特性和制备方法

　　高速钢(High Speed Steel, HSS)是一种具有高硬度、高耐磨性和良好红硬性的合金工具钢，主要由W(钨)、Mo(钼)、Cr(铬)、Co(钴)、V(钒)等元素组成的高碳、高合金钢，含碳量约为0.7%--1.65%，合金元素总量达10%--25%左右。在600高温下不软化，具有优异的热稳定性和红硬性。它因能在高温下保持良好的切削性能而得名，强度和韧性配合良好，具有优异的耐磨性和切削性能。广泛应用于制造各种切削工具，如钻头、铣刀、车刀等。

　　一、高速钢具有以下特性：

　　1、高硬度：通过淬火和回火处理，高速钢可以达到很高的硬度(HRC62-70)，使其适用于制作各种切削工具。

　　2、高耐磨性：合金元素如钨、钼、钒等提高了高速钢的耐磨性，延长了工具的使用寿命。

　　3、良好的红硬性：高速钢在高温下仍能保持较高的硬度和强度，适合用于高速切削加工。

　　4、良好的韧性和抗冲击性：与陶瓷和硬质合金相比，高速钢具有更好的韧性和抗冲击性，适用于一些需要较高韧性的应用场合。

　　5、易于加工和磨削：高速钢相对容易进行机械加工和磨削，便于制造复杂形状的工具。

　　二、高速钢的常见类型，根据不同的合金元素组合和用途，高速钢可分为多种类型，常见的有：

　　1、T系列高速钢(如T1、T15)：主要含钨，适用于一般用途的切削工具。

　　2、M系列高速钢(如M2、M35、M42)：主要含钼或钼和钴，具有更好的红硬性和耐磨性，适用于高速切削加工。

　　3、钴高速钢(如M35、M42)：含有一定量的钴，显著提高红硬性和耐磨性，适用于高温高速切削加工。

　　另外，可以根据GB/T9943-2008标准，高速钢按性能可分为三种基本系列：

　　1、低合金高速钢(HSS-L)：热稳定性相对较低，但成本也较低，适用于一些对性能要求不高的场合。

　　2、普通高速钢(HSS)：综合性能较好，广泛应用于制造各种金属切削刀具、模具等。

　　3、高性能高速钢(HSS-E)：具有更高的硬度、耐磨性和耐热性，适用于制造高精度、高负荷的切削工具。

　　三、制备工艺，高速钢的制备工艺主要分为以下几种：

　　1、传统铸造技术：工艺简单、成本低，但凝固速度缓慢，易形成碳化物偏析，导致材料性能不均。

　　2、电渣重熔技术：是一种精炼冶金技术，能减少钢液的硫磷含量，提高钢液纯净度，改善钢的低倍组织。但能耗高，生产效率低，且生产过程中产生氟化物对环境和人体有害。

　　3、粉末冶金技术：通过气体雾化制粉和粉末成型两个步骤制备高速钢，能有效解决碳化物偏析问题，得到细小、均匀的结晶组织。但生产过程繁琐，成本高。

　　4、喷射成型技术：融合了传统铸造和粉末冶金的优点，具有组织细小均匀、成品率高、成本低等优点。但沉积态坯件中总有一定量的疏松，需要通过后续处理达到完全密室。

　　四、热处理工艺，为了充分发挥高速钢的性能，通常需要经过严格的热处理工艺：

　　1、淬火：目的是使合金碳化物在奥氏体中大量溶解，淬火后可获得高碳高合金的马氏体，将高速钢加热到一定的温度(通常为1200-1300C)，然后迅速冷却，以获得高硬度。回火后才析出合金碳化物，保证高速钢获得高的淬透性、淬硬性和热硬性。

　　2、回火：目的是消除淬火应力，提高韧性和塑性。淬火后的高速钢需要进行多次回火处理(通常为540-560C)，以消除内应力，提高韧性和红硬性。回火温度和时间需根据具体材料和应用场合进行调整。

　　3、退火：目的是降低硬度，以利切削加工;同时也使碳化物形成均匀分布的颗粒，为淬火做组织准备。退火温度不能超过Ac1，否则会导致硬度偏高。

　　4、深冷处理：对于某些高性能高速钢，可以通过深冷处理(-80C至-196C)进一步提高硬度和尺寸稳定性。

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