工业用钢解析.ppt

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1、第四节工具钢模具刃具量具1一、刃具钢用来制造各种切削加工刀具的钢种，包括手用和机用车刀、铣刀、刨刀、钻头、丝锥和板牙等。在切削过程中，刀刃与工件及切屑之间的摩擦将导致严重的磨损和切削热刃口局部区域极大的切削力，及刀具使用过程中过大的冲击与振动，可能导致刀具崩刃或折断2高硬度（≥HRC60），主要取决于含碳量高耐磨性，靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到高热硬性（红硬性）刃具钢的性能要求——即高温下保持高硬度的能力。足够的韧性，以防止脆断和崩刃3共有七个牌号：T7~T13。（一）碳素工具钢1.成分特点高碳（0.65~1.35

2、%）：随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降4预先热处理：球化退火，目的在于降低硬度以便于切削加工，并为淬火作组织准备2.热处理及组织（1）热处理——若锻造组织不良（如出现网状碳化物缺陷），则应在球化退火之前先进行正火处理，以消除网状碳化物。最终热处理：淬火+低温回火（回火温度一般180~200℃5球状珠光体T12钢正常淬火组织M回+颗粒状碳化物+A'（少量）（2）使用状态下的组织6优点：成本低、冷热加工性能好3.用途——在手用工具和机用低速切削工具上有较广泛的应用。缺点：碳素工具钢的淬透性低、组织稳定性差且无

3、热硬性、综合力学性能（如耐磨性）欠佳——故一般只用做尺寸不大、形状简单、要求不高的手工工具和低速切削工具。7T7~T9：制造承受冲击的工具，如木工工具（冲子、凿子、锤子等）木工凿手锤木工钻8手锯条T10~T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等T12~T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等丝锥锉刀钻头9在碳素工具钢基础上添加少量（3~5%）的Si、Mn、Cr、W、Mo、V等合金元素，以提高工具钢的综合性能合金元素总量一般在5%以下，其主要作用是提高钢的淬透性（Cr、Mn、Si）和回火稳定性（Si）、进一步改善刀具的硬度

4、和耐磨性强碳化物形成元素（如W、V等）所形成的碳化物除对耐磨性有提高作用外，还可细化基体晶粒、改善刀具的强韧性（二）低合金工具钢1.成分特点10低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好性能特点仍不具备热硬性特点——可用于制造尺寸较大、形状较复杂、受力要求较高的各种刀具。——由于其合金元素主要是淬透性元素，而不是强碳化物形成元素如W、Mo、V等。故刀具刃部的工作温度一般不超过250℃——否则硬度和耐磨性迅速下降，甚至丧失切削能力，因此这类钢仍然属于低速切削刃具钢。11球化退火→机加工→淬火+低温回火2.加工过程、热处理及组织特点

5、——与碳素工具钢相同，只是淬火介质为油（碳素工具钢为水）。使用状态下的组织为：M回+颗粒状碳化物+A（少量）12应用最多的是9SiCr，主要用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等。3.常用钢号及用途丝锥板牙低合金工具钢扳手13（三）高速钢（高速切削刃具用钢）高的热硬性：使刀具在高速切削时，刃部温度上升到600℃，其硬度仍维持在55~60HRC以上高硬度和高耐磨性：使切削时刀刃保持锋利（故也称“锋钢”）淬透性优良：在空气中冷却也可得到马氏体（故又称“风钢”）1.性能特点——广泛用于尺寸大、形状复杂、负荷重、

6、工作温度高的各种高速切削刀具。14高碳（0.70~1.5%C）：强化基体并形成各种碳化物来保证钢的硬度、耐磨性和热硬性Cr（4.0%左右）：提高淬透性和回火稳定性，增加钢的抗氧化、耐蚀性和耐磨性，并有微弱的二次硬化作用W、Mo：产生二次硬化保证钢的热硬性，也有提高淬透性和热稳定性、并进一步改善钢的硬度和耐磨性的作用2.成分特点15V：形成细小稳定的VC来细化晶粒，同时也有加强热硬性、进一步提高硬度和耐磨性的作用Co、Al：是超硬高速钢中的非碳化物形成元素，能进一步提高钢的热硬性和耐磨性16加工工艺路线：3.加工与热处理下料

7、→锻造→退火→机加工→淬火→高温回火→磨削17高速钢属于莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，有大量的不均匀分布的粗大的鱼骨状共晶碳化物，脆性大且无法热处理改善。W18Cr4V钢的铸态组织（1）锻造18鱼骨状共晶碳化物难于通过热处理来改善，显著降低钢的强韧性，引起工具的崩刃和脆断。两轻一重：即开始锻造和终止锻造时要轻锻，中间温度范围要重锻两均匀：即锻造过程中温度和变形量的均匀性反复多向锻造——故要求进行严格的锻造以打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中，其锻造要点：19退火（→机械加工）→淬火→高温回火（550~570℃

8、高温回火2~4次）（2）热处理20W18Cr4V钢的退火组织退火目的：预先热处理降低硬度，便于切削加工；为淬火作组织准备退火后组织：S+颗粒状碳化物21W18Cr4V钢的淬火组织淬火目的：获得高合金元素含量的马氏体，因此淬火温度高（>1200℃）淬火后组织：M+未溶碳化物（~10%）+A'（~20%）2