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碳素工具钢及合金工具钢
浏览: 发布日期:2019-09-08

  工具钢 - 正文 碳素工具钢 基本上是优质或高级优质高碳钢,简称碳工钢。其冷、热加工性能 好,最高淬火硬度能达 HRC66~67,但通常回火硬度为 HRC60~64,耐磨性好,价 格低廉,用途广泛,数量约占整个工具钢的一半。主要缺点是:①淬透性低,水 淬时也只能淬透截面厚度不大于 8mm 的小工具;②耐热性差,在 250℃,硬度急 剧下降,所以一般限在 200℃以下使用。碳工钢的含碳量自 0.65~1.35%(牌号 为 T7~T13),属亚共析钢和共析钢(T7,T8),用于制造形状简单的刀具和木工刀 具。过共析钢用量最大,尤其是 T10、T11 适于制造对耐磨性要求较高的工具和 冷冲模、拉丝模、切边模、丝锥以及形状简单的低精度量具。含碳更高的牌号, 虽然耐磨性高,但韧性低,不耐冲击,只适于制造锉刀、丝锥、刻刀、剪刀等手工 工具。 碳工钢在热加工后具有片状珠光体组织,硬度较高,难以切削加工,且淬火 易形成粗大马氏体,必须进行球化退火,一般在 740~770℃加热,600~680℃ 等温处理。退火后硬度为 HB157~197。含碳量高、大尺寸的碳工钢材,常在球 化退火前进行正火,以消除网状碳化物。碳工钢的淬火加热温度一般为 770~ 820℃,通常用盐水-油双液淬火以加速冷却,冷至 100℃左右要迅速取出立即回 火,以防止开裂和减少淬火变形。对形状复杂的薄小工件,可用 120~160℃碱浴 分级淬火,回火多在 140~220℃范围内进行。 合金工具钢 在碳工钢中加入 Cr、W、★▽…◇Mo、V、Si、Mn、Ni、Co 等合金元素,提高 强度、硬度、耐磨性和耐热性,以适应不同用途的需要。按用途可分: 量具、 刃具用钢 含碳量较高(0.75~1.50%), 具有所需的高硬度(≥HRC60), 分别含有 Cr、W、V、Si、Mn 等合金元素,淬透性较高,形成的合金碳化物显著 地提高了钢的耐磨性、热稳定性,并具有一定的强度和冲击韧性。常用量具钢多 选用 GCr15 和 CrWMn 等。 用于量具、刃具的低合金工具钢的热处理制度大体上与 碳工钢相似。由于它含有提高淬透性的合金元素,一般采用油淬。对于变形要求 严格的工具可采用硝盐分级淬火,◆◁•也可等温淬火。对尺寸稳定性要求高的量具, 应进行冷处理。口▲=○▼ 此外还须采用较长时间的低温回火或时效处理,以得到稳定的回 火马氏体,并使未转变的残余奥氏体陈化稳定,使工具的残余应力消除或使状态 稳定。 耐冲击工具用钢 含碳量在 0.35~0.65%范围的中碳铬钨硅钢(如 5CrW2Si),热处理后具有高的冲击韧性、▲●…△高的疲劳强度和较高的耐磨性,适于制 造受冲击载荷大的工具,如手动或风动凿子等。 冷作模具用钢 含碳量较高,大多在 0.85%以上,个别达 2%以上, 具有很高 的硬度(HRC60 以上)和耐磨性。其中低、中合金类型基本上与量具、刃具用钢 类似,▪️•★如 9Mn2V、▼▼▽●▽●CrWMn。Cr6WV 和 Cr4W2MoV 可作较大尺寸的冷冲模具。最具有 代表性的是高碳高铬的微变形工具钢 Cr12 和 Cr12MoV。这类钢具有高耐磨性、•☆■▲ 高淬透性和淬火微变形性,适于制造大型精密冷作模具。Cr12MoV 有两种淬火制 度:一种为常用的较低温度(950~1050℃)淬火和低温(150~200℃)回火, 以获得 较高硬度和较小变形;另一种为高温(1100~1130℃)淬火和高温(500~520℃) 回火,产生二次硬化,以提高钢的硬度,获得较高的红硬性和耐磨性,适于制作 在 400~500℃下工作的模具。但 Cr12 钢一般只采用前一种淬火制度。由于这类 钢属于莱氏体钢, 铸态组织内会出现大量网状共晶碳化物,必须在塑性加工过程 中使其破碎并均匀地分布在基体上,以增加钢的耐磨性,阻止高温淬火晶粒长大 和同时使钢具有足够的韧性。 热作模具用钢 含碳量大多在 0.3~0.6%之间,并含某些合金元素。这类 钢的主要特性是抗回火稳定性好,在与工件接触受热的状态下,仍能保持较高的 硬度和强度,有较好的耐热疲劳性和冲击韧性,主要用于制作热锻压、◇▲=○▼=△▲热冲压、 热挤压、热精锻和压铸等模具。一般锤锻模可采用高韧性和一般耐热性(350~ 375℃以下) 的模具钢 5CrMnMo 和 5CrNiMo。 热顶锻和热挤压模因在工作期间 (尤 其在铜挤压和钢挤压生产中)与被变形的热金属接触时间长,容易受热软化,要 求有较高的耐热性,常采用 3Cr2W8V,4Cr5MoVSi,4Cr5W2VSi。这些钢高温回火时 均产生二次硬化,适于在 500~650℃下工作。压铸模用材料必须具有优越的耐 热疲劳性和耐热冲刷腐蚀性。常用的 3Cr2W8V 等是压铸锌、铝和镁合金等低熔 点金属的良好材料。 对要求有更高耐热性的精密锻造模具,压铸高熔点金属的模 具,则非一般热作模具钢所能胜任。应选用钨、钼等难熔合金以提高模具使用寿 命。 塑料模具钢 近年来随着塑料工业的发展,塑料模具钢也得到了发展。由于 塑料模具的模腔复杂,尺寸要求精密,因此对塑料模具钢除要求耐磨、耐腐蚀以 外,特别要求钢的可加工性和热处理后的微变形性。此类钢含碳量较低,还含有 铬、镍、钼等元素,有时还含有铝、钛,以产生时效硬化。 基体钢 它的化学成分相当于不同类型的高速工具钢淬火后基体组织的化 学成分,因而得名。这类钢与高速工具钢相比较,它的共晶碳化物很少,而且粒 度小,分布均匀,因而韧性、疲劳强度和冷、热加工性能都比高速钢好,同时又 具有较高的二次硬化能力, 较高的耐热性和耐磨性,适于制作热载荷更高(600~ 680℃)的模具。•●基体钢 5Cr4W2Mo2VSi、35Cr3Mo3W2V、65Cr4W3Mo2VNb 等是中国 研制成功的,前两种制作的热模具,后一种制作的冷模具,使用效果良好。基体 钢冷模具的韧性比高速钢的高,■□耐磨性和抗压强度稍低。 A7 美国工具钢 A7 钢板 A7 钢棒 A7 薄板 A7 钢带 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。碳素工具钢和合金工具钢一般在 180℃ ~250℃、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。编辑本段 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。秒速时时彩官网

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