JIS标准FAX18钴钼钨系高速钢的具体化学成分(质量分数%)如下:
|元素|含量范围|
|--|--|
|碳(C)|0.75 - 0.85|
|硅(Si)|≤0.45|
|锰(Mn)|≤0.40|
|磷(P)|≤0.030|
|硫(S)|≤0.030|
|铬(Cr)|3.75 - 4.50|
|钼(Mo)|8.00 - 9.00|
|钨(W)|1.50 - 2.00|
|钒(V)|1.75 - 2.25|
|钴(Co)|7.75 - 8.75|
以下是对这些化学成分作用的简要介绍:
### 主要合金元素作用
- **碳(C)**
- 碳是高速钢中强化基体和形成碳化物的关键元素。适量的碳能与合金元素形成多种高硬度碳化物,如WC、$Mo_2C$、VC等,显著提高钢的硬度、耐磨性和红硬性,使刀具在高温切削时保持良好性能。例如,在高速切削金属材料时,高硬度的碳化物可以抵抗切削力产生的磨损,延长刀具的使用寿命。
- **铬(Cr)**
- 铬可提高钢的淬透性和抗氧化性。在淬火过程中,铬有助于形成均匀的马氏体组织,增强钢的硬度和强度。同时,铬能在钢表面形成致密氧化膜,防止钢材在加热和使用过程中被氧化,延长刀具寿命。例如,在模具制造中,含铬的高速钢模具在高温环境下能够抵抗氧化作用,延长模具的使用寿命。
- **钼(Mo)**
- 钼能形成钼系碳化物,进一步提升钢的硬度和耐磨性。它还可降低钢的过热敏感性,提高淬透性和回火稳定性,促进二次硬化,使钢在较高温度下仍保持高硬度。例如,经过钼合金化的高速钢在多次回火后,硬度能够得到进一步提高,从而提高刀具的使用寿命。
- **钨(W)**
- 钨主要形成高硬度的碳化钨,有效提高钢的红硬性和耐磨性。在高温切削时,碳化钨能抵抗刀具的磨损和变形,保持切削刃的锋利度。此外,钨还能细化晶粒,增强钢的韧性和热稳定性。例如,在加工高温合金等难加工材料时,含钨的高速钢刀具能够在高温切削条件下保持切削刃的锋利度。
- **钒(V)**
- 钒是强碳化物形成元素,形成的碳化钒细小且弥散分布。碳化钒硬度极高,能显著提高钢的切削性能和抗磨损能力。同时,钒细化晶粒,改善钢的韧性和强度。例如,在制造高精度刀具时,含钒的高速钢能够提供更好的切削性能和刀具寿命。
- **钴(Co)**
- 钴能使钢在高温下晶格结构更稳定,减缓软化速度,使刀具在高速切削时仍保持高硬度和强度,提升刀具的切削效率和使用寿命。例如,在航空航天领域加工高温合金等难加工材料时,含钴的高速钢刀具能够在高温高速切削条件下保持良好的切削性能。
### 其他元素影响
- **硅(Si)**:常作为脱氧剂加入钢中,在一定程度上能提高钢的强度和硬度。但含量过高可能会降低钢的韧性和塑性,因此需要控制其含量在较低水平。
- **锰(Mn)**:能提高钢的淬透性,对钢的强度和韧性有一定的影响。但过量的锰可能会导致钢的过热敏感性增加,因此其含量也需要适当控制。
- **磷(P)和硫(S)**:在钢中属于有害杂质元素。磷会降低钢的韧性和塑性,使钢在低温下变脆;硫会使钢产生热脆现象,影响钢的加工性能和质量。因此,需要严格控制磷和硫的含量。