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高速鋼的起源
發(fā)布時(shí)間:2023-11-13 15:25:08 | 瀏覽次數(shù):


從高速鋼的名字談起

高速鋼誕生以來,對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用??梢哉f沒有高速鋼,就沒有現(xiàn)代的金屬加工業(yè)。盡管硬質(zhì)合金等材料的崛起對(duì)高速鋼形成挑戰(zhàn),但在特定領(lǐng)域,高速鋼仍然是首選的材料。

 

高速鋼在材料家族有這么重要的地位,要從它的名字談起。

 

鋼鐵材料的名字通常相當(dāng)凝練,多以特性或用途命名:不銹鋼,表明這種鋼的主要特性是不生銹;彈簧鋼,說明這種鋼的特性很適合用來制作彈簧或彈性元件;冷作模具鋼,是用來制作常溫成型的模具用鋼;易切削鋼,說明這種鋼的被切削性能十分優(yōu)異……

 

高速鋼也不例外。初次接觸,一定很疑惑,“高速”二字從何而來?解答這個(gè)疑惑,需要了解高速鋼的用途和發(fā)明背景。

 

高速鋼,High Speed Steel,一般簡(jiǎn)寫作HSS,是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼,它的主要用途是用來制作金屬加工切削刀具。

 

在高速鋼出現(xiàn)之前,金屬加工業(yè)的刀具材料主要是高碳鋼,切削速度比較慢,通常在10m/min以下;高速鋼初被發(fā)明并制成刀具,相較碳素工具鋼,切削速度大幅提高,對(duì)中碳鋼進(jìn)行切削,切削速度能達(dá)20m/min。1900年的巴黎世博會(huì)上,高速鋼一亮相就引起轟動(dòng),其吃刀深度和進(jìn)刀量,尤其是切削速度,給觀眾以強(qiáng)烈的震撼,高速鋼由此得名。

 

作為刀具,高速鋼在高速切削時(shí),即使溫度達(dá)到500℃,仍然能保持高的硬度,HRC60以上。這種性能稱為紅硬性,是高速鋼最主要的特性。

 

從高速鋼的材料成分來說,鎢(W)、鉬(Mo)、鈷(Co)是改善其紅硬性的主要功臣,使之能承受刀具和工件摩擦產(chǎn)生的熱量,還能提高高溫耐磨性。

 

普通碳素工具鋼經(jīng)熱處理(淬火和低溫回火)后,在室溫下也有很高的硬度,但隨著溫度升高至200℃,這種硬度會(huì)急劇下降,當(dāng)溫度繼續(xù)升高到500℃時(shí),硬度已經(jīng)降到與退火狀態(tài)相當(dāng)?shù)某潭?,完全喪失了切削金屬的能力?/span>

 

由于碳素工具鋼有這樣的致命缺點(diǎn),高速鋼的紅硬性更顯卓爾不群人人向往,自從高速鋼面世后,金屬加工領(lǐng)域,碳素工具鋼迅速被高速鋼淘汰,各種牌號(hào)的高速鋼被發(fā)明并商用。

 

1965年,美國(guó)Crucible Steels發(fā)明了粉末冶金法生產(chǎn)高速鋼,高速鋼的性能及使用壽命得到了更大的提升。直到今天,高速鋼仍然是刀具材料賽場(chǎng)的一線選手。

 

當(dāng)然,現(xiàn)在各種刀具材料不斷被發(fā)明,硬質(zhì)合金、陶瓷材料、立方氮化硼(CBN)、人造聚晶金剛石(PCD),這些新材料不但加工速度不遜于高速鋼,而且能在更高的溫度維持切削性能,高速鋼已經(jīng)失去了初期的明星氣質(zhì)。但是對(duì)于制造形狀復(fù)雜、磨削困難的刀具,如拉刀、剃齒刀、插齒刀等,高速鋼始終處于主導(dǎo)地位。而且高速鋼還有它的殺手锏,那就是韌性好,要求刀具具備高韌性時(shí),就非高速鋼莫屬了。

 

 高速鋼與其他常用刀具材料性能比較

種類

硬度

維持切削性能

最高溫度(℃)

抗彎強(qiáng)度

(Mpa)

高速鋼

62~70HRC

(82~87HRA)

540~600

2500~4500

司太立合金

60~65HRC

(81~83.6HRA)

600~650

1400~2800

硬質(zhì)合金

89~93.5HRA

800~1000

900~2500

陶瓷材料

91~94HRA

1200

450~850

熱壓氮化硅

2000HV

1300

750~850

CBN

3700~4500HV

1000~1300

420

PCD

7500~8500HV

723

300

 高速鋼

 
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