5.2合金工具钢及其应用(课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

02 合金工具钢及其应用 刃具是用来进行切削加工的工具，如钻头、丝锥、板牙、铰刀、车刀、铣刀、刨刀等。 刃具钢是用来制造各种刃具的工具钢，常用的合金刃具钢有低合金刃具钢和高速钢两种。 1．低合金刃具钢 低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素形成的钢。 任务二　合金工具钢及其应用 一、合金刃具钢 （1）成分及性能特点 低合金刃具钢的含碳量一般为0.75%～1.5%，保证淬火后具有高的硬度和耐磨性。加入的合金元素总量一般不超过5%，合金元素铬、硅、锰的主要作用是提高钢的淬透性和强度；钨、钒等除了提高钢的硬度和耐磨性外，还可通过细化晶粒来改善刃具的强韧性。 低合金刃具钢经热处理后具有高的硬度和耐磨性，足够的强度和一定的韧性，但由于所加的合金元素主要是淬透性元素，因此仍然不具备高热硬性的特点，一般刃部的工作温度不得超过300 ℃。 任务二　合金工具钢及其应用 （2）热处理特点 为减少内应力、改善切削加工性能和为淬火做组织准备，低合金刃具钢的预备热处理采用球化退火，若钢锻造组织中网状碳化物较多，球化退火前应先正火消除网状碳化物。为获得所需要的力学性能，最终热处理采用淬火后低温回火。 （3）常用牌号及用途 低合金刃具钢牌号采用“一位数字+ 元素符号+ 数字”的表示方法，一位数字表示平均含碳量的千分数，当平均含碳量≥ 1.0% 时则不予标出，元素符号和数字含义同合金渗碳钢。 CrWMn 淬火变形小，有“微变形钢”之称，适用于制造精度高、形状复杂的刃具。 任务二　合金工具钢及其应用 常用低合金刃具钢的牌号、硬度及用途见表5-6。 任务二　合金工具钢及其应用 2．高速钢 高速钢是指用于高速切削、加入的合金元素总量大于10% 的高合金刃具钢。 （1）成分及性能特点 高速钢中含有较多的碳和大量的强碳化物形成元素铬、钨、钒、钼等。常用高速钢的含碳量为0.70%～1.25%，主要是为了保证钢的硬度、耐磨性和热硬性。合金元素铬的主要作用是提高淬透性，钨、钼的主要作用是提高热硬性，钒的主要作用是细化晶粒，同时也可以提高热硬性，进一步提高硬度和耐磨性。 高速钢具有高硬度、高耐磨性和高热硬性、较高的强度和一定的韧性。高速钢制造的刃具在高速切削时，刃部温度升高到600 ℃时硬度仍然维持在55～60 HRC，从而使切削时刀刃保持锋利，故也称“锋钢”。高速钢的淬透性好，甚至在空气中冷却也能得到马氏体，故又称为“风钢”。 任务二　合金工具钢及其应用 （2）热处理特点 为减少内应力、改善切削加工性能和为淬火作组织准备，高速钢的预备热处理采用球化退火（为了节省工艺时间可采用等温退火）。 为获得最好的组织和性能，高速钢的最终热处理采用高温淬火后在550～570 ℃温度下进行多次回火。图5-4 所示是高速钢W18Cr4V 的热处理工艺曲线。 任务二　合金工具钢及其应用 （3）高速钢的分类、牌号及用途 我国高速钢按照化学成分可以分为钨系、钨钼系和超硬系三大类；按照使用性能可以分为低合金高速工具钢（HSS-L）、普通高速工具钢（HSS）和高性能高速工具钢（HSS-E）三种基本系列。 高速钢的牌号一般不标注含碳量，元素符号和数字含义同合金渗碳钢。 任务二　合金工具钢及其应用 常用高速钢的牌号、含碳量、硬度及用途见表5-7。 任务二　合金工具钢及其应用 模具是在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸制件的工具。模具钢是用来制造各种模具的工具钢，根据使用性质不同可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢等。 1．冷作模具钢 冷作模具钢是用来制造在冷态下使金属变形与分离的模具用钢，如拉丝模、冷冲模、冷镦模、冷挤压模等。 任务二　合金工具钢及其应用 二、合金模具钢 （1）成分及性能特点 冷作模具钢的成分特点是高碳、高铬，高碳保证获得高硬度和高耐磨性，加入合金元素Cr、Mo、V 等主要是为了提高耐磨性、淬透性和回火稳定性。 冷作模具在工作中受到很大的压力、弯曲力和冲击力，模具表面和坯料之间还存在摩擦，因此，冷作模具钢要求有较高的硬度和耐磨性、高的强度和抗疲劳性、足够的韧性和良好的工艺性能，大尺寸的冷作模具还要求有较好的淬透性。 任务二　合金工具钢及其应用 （2）热处理特点 为减少内应力、改善切削加工性和为淬火作组织准备，冷作模具钢的预备热处理选用等温球化退火。为获得所需要的力学性能，最终热处理常选用一次硬化法或二次硬化法，一次硬化法采用较低的淬火温度和低温回火，二次硬化法采用高淬火温度，并在高温度下多次回火。 （3）常用牌号及用途 冷作模具钢的牌号表示方法同低合金刃具钢。 一般尺寸较小的冷作模具可以用碳素工具钢、低合金刃具钢和滚动轴承钢制造。 大型冷作模具必须采用淬透性好的冷作模具钢制造。 任务二　合金工具钢及其应用 常用冷作模具钢的牌号、硬度及主要用途见表5-8。 任务二　合金