W10Mo4Cr4V3Co10钴钼钨系高速钢中各化学成分的比例(质量分数%)大致如下:
|化学成分|比例范围|
|--|--|
|碳(C)|1.25 - 1.35|
|硅(Si)|≤0.45|
|锰(Mn)|≤0.40|
|磷(P)|≤0.030|
|硫(S)|≤0.030|
|铬(Cr)|3.80 - 4.40|
|钼(Mo)|3.50 - 4.50|
|钨(W)|9.50 - 10.50|
|钒(V)|2.70 - 3.30|
|钴(Co)|9.50 - 10.50|
以下是对各成分比例设定原因的详细解释:
### 碳(C)
- **比例范围原因**:在1.25 - 1.35%这个范围内,碳能够与合金元素(如钨、钼、钒等)充分结合形成大量且分布均匀的碳化物。这些碳化物是提高钢材硬度、耐磨性和红硬性的关键因素。如果碳含量低于1.25%,形成的碳化物数量不足,钢材的硬度和耐磨性会受到影响,在高速切削或高温环境下容易磨损;而如果碳含量高于1.35%,可能会导致碳化物聚集长大,降低钢材的韧性和可加工性,使刀具在使用过程中容易发生崩刃等失效现象。
### 铬(Cr)
- **比例范围原因**:3.80 - 4.40%的铬含量有助于提高钢的淬透性和抗氧化性。铬能够在淬火过程中促进马氏体组织的形成,使钢材获得较高的硬度和强度。同时,铬在钢表面形成的致密氧化膜可以防止钢材在加热和使用过程中与氧气发生反应,从而提高钢材的抗氧化性能,延长刀具的使用寿命。若铬含量低于3.80%,淬透性和抗氧化性不足;高于4.40%,可能会导致钢材的韧性下降。
### 钼(Mo)
- **比例范围原因**:3.50 - 4.50%的钼含量能形成钼系碳化物,进一步提高钢材的硬度和耐磨性。钼还可以降低钢的过热敏感性,使钢材在加热过程中不易产生过热组织,保证钢材的性能稳定性。此外,钼能提高钢的淬透性和回火稳定性,促进二次硬化现象的发生,使钢材在较高温度下仍能保持高硬度。钼含量过低,这些有益作用难以充分发挥;过高则可能会影响钢材的其他性能,如韧性等。
### 钨(W)
- **比例范围原因**:9.50 - 10.50%的钨能形成高硬度的碳化钨(WC),显著提高钢材的红硬性和耐磨性。在高温切削过程中,WC能够抵抗刀具的磨损和变形,保持切削刃的锋利度。同时,钨还能细化晶粒,提高钢材的韧性和热稳定性。钨含量不足,红硬性和耐磨性提升效果不明显;含量过高,可能会导致钢材的韧性降低,增加生产成本。
### 钒(V)
- **比例范围原因**:2.70 - 3.30%的钒可形成细小弥散的碳化钒(VC),大幅提高钢材的切削性能和抗磨损能力。VC的硬度极高,能够在切削过程中抵抗磨损,延长刀具的使用寿命。此外,钒还能细化晶粒,改善钢材的韧性和强度。钒含量过低,碳化钒的数量和弥散度不足,无法充分发挥其作用;含量过高,可能会导致钢材的硬度和韧性失衡。
### 钴(Co)
- **比例范围原因**:9.50 - 10.50%的钴能使钢在高温下晶格结构更加稳定,减缓钢的软化速度,使刀具在高速切削时仍能保持高硬度和强度。钴的加入可以提高钢材的红硬性和热硬性,使其在高温环境下具有良好的切削性能。钴含量不足,高温性能提升不明显;含量过高,可能会增加钢材的成本,同时对其他性能产生不利影响。
### 硅(Si)
- **比例范围原因**:硅作为脱氧剂,含量控制在≤0.45%,可以在一定程度上提高钢的强度和硬度。但硅含量过高时,会在钢中形成较多的硅酸盐夹杂,降低钢的韧性和塑性,影响钢材的综合性能。
### 锰(Mn)
- **比例范围原因**:≤0.40%的锰能提高钢的淬透性,对钢的强度和韧性有一定的影响。适量的锰可以促进奥氏体的形成,提高钢的淬透性。但过量的锰会增加钢的过热敏感性,导致钢材在加热过程中容易产生过热组织,降低钢材的性能,因此需要控制其含量。
### 磷(P)和硫(S)
- **比例范围原因**:磷和硫在钢中属于有害杂质元素,需要严格控制其含量(P≤0.030%,S≤0.030%)。磷会在钢中形成偏析,降低钢的韧性和塑性,使钢在低温下变脆;硫会与铁形成低熔点的硫化物,在热加工过程中使钢产生热脆现象,影响钢的加工性能和质量。