高速钢

一种高合金刃具钢。


高速钢(英语:High Speed Steel,英文简写:HSS,中国大陆部分地区又称锋钢风钢)是一种高合金刃具钢

在高速钢被广泛应用前,金属切割刀具主要使用高碳钢制造,然而高碳钢在持续进行金属切割的情况下,高碳钢刀具难以承受与工件摩擦产生的高温,在摄氏300度时,其强度会大幅下降,导致刀具需要经常更换,高碳钢刀具在切割经过加硬处理的金属材料时,更会出现难以切削的情况,导致刀具受损。高速钢在提炼时加入钨、铬、钼、钴、钒等金属元素,在常温下其洛氏硬度达到(HRC60)。其高温强度比高碳钢有大幅提升,在摄氏600度时,其洛氏硬度能够维持约(HRC40)或以上,刀刃仍能保持锋利,而高碳钢在相同温度已明显软化,失去切割能力。高速钢和高碳钢类似可进行热处理,透过淬火提升刀具的硬度,并利用回火维持适度的韧性[1]。由于高速钢能够承受高速切削金属时所产生的高温并保持硬度,所以此种合金钢被称为高速钢。

历史

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1899年,美国工程师弗雷德里克·温斯洛·泰勒怀特·白在位于美国宾夕法尼亚州伯利恒钢铁公司工作时,寻求一种能够在高温下依然保持硬度的金属[2]。经过试验后,发现钢材加入钨、铬和钒后,就能提升高温下的硬度。高速钢在1910年开始实用化,用于车刀的制造,相比起过去的高碳钢刀具,高速钢大幅提高刀具的耐用性,从而提升金属切削加工的效率。

成分

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高速钢的成分和其他钢材一样,以为最主要的组成元素,并在冶炼时尽量把等杂质清除。高速钢含有百分之0.6至1.3的,并在提炼时加入,成为一种合金钢。其中钨、钼和钴能够提升钢材的高温强度,铬的加入能够增强钢材的抗氧化能力和耐磨性,钒可提升抗冲击性能,而锰的加入可改善钢材的韧性。高速钢经过多年发展,由不同元素组成的高速钢相继出现。因此不同类型的高速钢,其组成元素也有分别。

高速钢分通用型高速钢(钨系高速钢和钼系高速钢)和高性能高速钢(高碳高速钢、钴高速钢、铝高速钢)。高速钢中碳的质量分数为0.7%-1.4%,含有W、Mo、Cr、V等多种合金元素,其总量超过10%。W和Mo使高速钢具有高热硬性,Cr可以提高淬透性,V主要提高耐磨性、红硬性及细化晶粒。

常见高速钢的成分表 (所占重量的百分比)
AISI编号 碳 C 铬 Cr 钼 Mo 钨 W 钒 V 钴 Co 锰 Mn 硅 Si
T1[3] 0.65–0.80 4.0 - 18 1 - 0.1–0.4 0.2–0.4
M1[4] 0.83 3.8 8.5 1.8 1.2 - - -
M2[5] 0.9 4.2 5.0 6.5 2.0 - 0.4 0.3
M4[6] 1.3 4.2 4.5 5.6 4.0 - - -
M7[7] 1.02 3.8 8.6 1.8 1.9 - - -
M35[5] 0.9 4.2 5.3 6.5 1.9 5.0 0.3 0.3
M42[5] 1.1 3.9 9.5 1.5 1.2 8.0 0.3 0.3
本表并不包括其他微量成分和杂质

应用

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高速钢被广泛应用于各种切割器材的刀具,包括车床的车刀,铣床的铣刀和钻床的钻头。由于高速钢比高碳钢耐用,即使是常见的手工具,例如锯片,都会采用高速钢制造。

参见

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参考资料

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  1. ^ 高速钢降温淬火、回火工艺研究页面存档备份,存于互联网档案馆),热处理网
  2. ^ Kanigel, Robert. The One Best Way: Frederick Winslow Taylor and the Enigma of Efficiency. Viking Penguin. 1997. ISBN 0-670-86402-1. 
  3. ^ AISI T1页面存档备份,存于互联网档案馆),eFunda, Inc,2014-3-16
  4. ^ High Speed Tool Steels M1[永久失效链接],Erasteel,2014-3-19
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Chemical compositions of YSS High Speed Tool Steels 互联网档案馆存档,存档日期2014-03-18.,Hitachi Metals,2014-3-18
  6. ^ High Speed Tool Steels M4[永久失效链接],Erasteel,2014-3-19
  7. ^ High Speed Tool Steels M7页面存档备份,存于互联网档案馆),Erasteel,2014-3-19