高效能熔鍊高速鋼
摘 要：
介紹了高效能熔鍊高速鋼的種類與效能。列出了某些切削試驗資料。
關鍵詞：
高效能高速鋼；熔鍊；金屬切削
高速鋼材料發明於19世紀末，一般用熔鍊方法制成。普通高速鋼的典型牌號是W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。在加工效率和加工質量要求日益提高的現代切削加工中，它們的效能已嫌不足。在20世紀後期，逐步出現了許多高效能高速鋼。高效能高速鋼是在普通高速鋼基礎上，透過調整基本化學成分並新增其他合金元素，使其常溫和高溫機械效能得到顯著提高。附表中列出了國內外有代表性的高效能高速鋼的化學成分和機械效能，現分述其特點如下：
1 高碳高速鋼
在W18Cr4V基礎上。增加0。2％含碳量，形成95W18Cr4V。根據化學平衡碳理論，可在淬火加熱時增加高速鋼奧氏體中的含碳量，加強回火時的彌散硬化作用，從而提高了常溫和高溫硬度。與W18Cr4V相比，95W18Cr4V的耐磨性和刀具耐用度都有所提高，刃磨效能相當。這個鋼種的切削效能雖不及高鈷、高釩高速鋼，但價格便宜，切削刃可以磨得很鋒利，故有應用價值。同樣，還有100W6Mo5Cr4V2（CM2）高碳高速鋼。
2 高鈷高速鋼
在高速鋼中加鈷，可以促進回火時從馬氏體中析出鎢、鉬碳化物，提高彌散硬化效果，並提高熱穩定性，故能提高常溫、高溫硬度及耐磨性。增加含鈷量還可改善鋼的導熱性，降低刀具、工件間的摩擦係數。M42是美國這方面的代表性鋼種，其綜合性能甚為優越。瑞典的HSP-15也是這一類的鋼種，但其含釩量為3％，刃磨加工性不如M42。鈷含量高、價格昂貴，不適合中國國情。我國研製成功的低鈷含矽高速鋼Co5Si，效能優越，價格低於M42和HSP-15，但Co5Si含釩量已達3％，刃磨加工性亦較差，故不宜用其製造刃形複雜的刀具。
3 高釩高速鋼
高釩高速鋼（如B201、B211、B212）的釩含量為3％～5％，同時加大碳含量，形成VC與V4C3，使高速鋼得到高的硬度和耐磨性。高釩高速鋼的耐熱性也好，但高釩高速鋼的刃磨加工性差，導熱性也不好，衝擊韌性較低，故不宜用於複雜刀具。在高釩高速鋼中也可加入適當的鈷，稱為高釩含鈷高速鋼。我國研製的高釩含氮高速鋼V3N，價格便宜，切削效能也好，唯刃磨較難。後來又研製出低鈷含氮高速鋼Co3N（W12Mo3Cr4VCo3N），切削效能很好，刃磨效能亦佳，但價格高於V3N。
4 含鋁高速鋼
我國研製出無鈷、價廉的含鋁高效能高速鋼501。其中鋁含量約為1％。鋁能提高鎢、鉬在鋼中的溶解度，而產生固溶強化，由於鋁化合物在鋼中能起“釘扎”作用，故鋼的常溫、高溫硬度和耐磨性均得以提高，強度和韌性也都比較高，切削效能與M42相當。501的釩含量為2％，刃磨效能稍遜於M42。5F6也是含鋁1％的高效能高速鋼，B201、B211、B212中也含鋁。含錨高速鋼是中國的一個獨創。501在國內得到廣泛應用，在國外也得到應用；其他含鋁高速鋼的應用不如501廣泛。
在切削難加工材料時，應當合理選用不同牌號的高效能高速鋼。切削常見的難加工材料，如高強度鋼、奧氏體不鏽鋼、高溫合金、鈦合金等，上述各種高效能高速鋼都可以選用，選用時主要應考慮高速鋼的機械效能和刃磨效能：在粗加工或斷續切削條件下，應選用抗彎強度與衝擊韌性較高的高效能高速鋼；在精加工時，對高速鋼的抗彎強度與衝擊韌性的要求較低，這時主要考慮其耐磨性；工藝系統剛性差時，選用高速鋼的牌號與粗加工時相同；工藝系統剛性好時，選用高速鋼的牌號與精加工相同；刃型複雜的刀具，應選用刃磨效能較好的低釩高鈷或低釩含鋁高速鋼；刃型簡單的刀具，可選用刃磨效能差的高釩高速鋼。
作者曾做過多種高效能高速鋼車刀與普通高速鋼（W18Cr4V）車刀切削高強度鋼36CrNi4MoVA（調質，HRC43-46）的對比試驗。刀具幾何引數；前角γ0=4°，主偏角κr=45°，刀尖圓弧半徑γε=0。2mm。切削深度αp=1mm，進給量f=0。1mm。部分刀具的磨損曲線見圖1。T-ν曲線見圖2。由圖可見，各種高效能高速鋼刀具的耐磨性和使用壽命均高於W18Cr4V甚多。而V3N與Co5Si尤為領先。36CrNi4MoVA是難加工材料，高效能高速鋼在切削難加上材料時其優勢尤為顯著。
