德国HS3-3-4高速工具钢的化学成分主要包含以下元素:
###主要合金元素
-**碳(C)**:含量通常在0.8%-1.0%左右。碳是高速工具钢中非常重要的元素,它与其他合金元素形成各种碳化物,如WC、Mo₂C、VC等,这些碳化物具有高硬度、高熔点的特点,能够显著提高钢的硬度、耐磨性和红硬性。例如,在切削加工过程中,碳化物能抵抗刀具的磨损,延长刀具的使用寿命。
-**钨(W)**:含量一般在3%-4%。钨是提高高速工具钢红硬性的关键元素之一。它能形成高熔点、高硬度的WC碳化物,在高温下不易分解和聚集长大,从而有效地阻碍晶粒长大,维持钢的微观结构稳定,使钢在高温下仍能保持较高的硬度和强度。例如,在高速切削时,刀具温度升高,钨元素的存在能保证刀具在高温下的切削性能。
-**钼(Mo)**:含量约为3%-4%。钼在高速工具钢中的作用与钨类似,它能提高钢的红硬性、热强性和耐磨性。钼还能细化晶粒,改善钢的韧性和热加工性能。此外,钼与钨、钒等元素之间存在协同作用,能进一步提高钢的综合性能。例如,钼和钨共同作用可以使钢在高温下形成更加稳定的复合碳化物,提高钢的抗高温软化能力。
-**铬(Cr)**:含量大约为4%。铬在高速工具钢中主要起提高抗氧化性和耐腐蚀性的作用。在高温环境下,铬会在钢表面形成一层致密的氧化膜,阻止氧气进一步与钢基体反应,减缓钢的氧化速度,从而提高钢的耐热性和使用寿命。例如,在一些腐蚀性较强的加工环境中,铬元素能有效保护刀具表面,防止其被腐蚀。
-**钒(V)**:含量在3%-4%。钒是一种强碳化物形成元素,它在钢中形成细小、弥散分布的VC碳化物。这些碳化物在高温下具有极高的稳定性,能够有效阻止晶粒长大和位错运动,提高钢的耐热性、耐磨性和抗蠕变性能。同时,钒还能降低钢的过热敏感性,使钢在加热过程中不易因过热而导致晶粒粗大。例如,含钒的HS3-3-4高速工具钢在高温长期服役条件下,晶粒尺寸增长缓慢,材料的硬度和强度保持率较高。
###其他微量元素
除了上述主要合金元素外,HS3-3-4高速工具钢中还可能含有一些微量元素,如硅(Si)、锰(Mn)等。硅能提高钢的强度和硬度,锰则可以改善钢的韧性和热加工性能。这些微量元素虽然含量相对较少,但对钢的性能也有一定的影响。