德国SC6-5-2高速工具钢(对应中国的W6Mo5Cr4V2,即6-5-4-2高速钢)的主要成分如下:
###碳(C)
-**含量范围**:0.80%-0.90%(质量分数)
-**作用**:碳是高速工具钢中最基本的强化元素。它与合金元素形成各种碳化物,如碳化钨(WC)、碳化钼(Mo₂C)、碳化钒(VC)等,这些碳化物硬度极高,弥散分布在钢基体中,能显著提高钢的硬度、耐磨性和强度。同时,碳还能固溶在铁素体中产生固溶强化作用,进一步增强钢的强度。
###钨(W)
-**含量范围**:5.50%-6.75%(质量分数)
-**作用**:
-**提高红硬性**:钨形成的WC碳化物具有高熔点和高硬度,在高温下稳定性好,不易分解和聚集长大。这使得高速钢在高温切削时,刀具刃部的硬度能保持在较高水平,不易因高温而软化,从而保证刀具在高速切削过程中的耐磨性和切削性能,延长刀具使用寿命。例如,在高速切削高强度合金钢等难加工材料时,刀具刃部温度会急剧升高,钨的存在能确保刀具在高温下仍具备良好的切削性能。
-**细化晶粒**:钨能细化钢的晶粒,使钢的组织更加致密均匀。细化的晶粒可以阻碍裂纹的扩展,提高钢的韧性和抗疲劳性能,使钢在承受复杂应力和交变载荷时不易发生断裂。
###钼(Mo)
-**含量范围**:4.50%-5.50%(质量分数)
-**作用**:
-**增强红硬性和热强性**:钼形成的Mo₂C碳化物在高温下稳定性好,与WC相互配合,进一步提高钢的红硬性和热强性。在高温环境下,钼能增强钢的抗变形能力,减少刀具在高速切削过程中的热变形,保证切削精度。
-**改善韧性和强度**:钼可以细化晶粒,降低钢的过热敏感性。在高速切削过程中,刀具需要承受较大的冲击力,钼的存在能使刀具具有较好的抗冲击性能,减少刀具的崩刃和断裂现象,同时提高钢的强度。
###铬(Cr)
-**含量范围**:3.80%-4.40%(质量分数)
-**作用**:
-**提高淬透性**:铬能显著提高钢的淬透性,使钢在淬火过程中更容易获得均匀的马氏体组织。这有助于提高钢的硬度和强度,保证钢在热处理后的性能均匀性。例如,在油冷等相对较慢的冷却速度下,铬的存在能使高速钢充分淬火,获得良好的综合性能。
-**增强抗氧化性和耐腐蚀性**:铬在钢表面能形成致密的氧化膜,阻止氧气和其他腐蚀介质与钢基体的接触,从而提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。这对于延长刀具和模具在恶劣工作环境下的使用寿命具有重要意义。
###钒(V)
-**含量范围**:1.75%-2.20%(质量分数)
-**作用**:
-**提高耐磨性和切削性能**:钒形成的VC碳化物细小且弥散分布,硬度极高,能显著提高钢的耐磨性和切削性能。在切削过程中,VC碳化物能有效地抵抗工件材料的磨损,提高刀具的切削效率和加工质量,使加工表面更加光滑。
-**细化晶粒改善韧性**:钒能细化钢的晶粒,使钢的组织更加致密。细小的晶粒组织能使钢在承受冲击载荷时具有更好的韧性,减少裂纹的产生和扩展,提高钢的抗冲击性能。