我国高速钢的发展和几点建议

1、我国高速钢的发展和几点建议概述概述高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢。因其工艺性能好,强度和韧性配合好,主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具,也可制造高温轴承和冷挤压模具等。高速钢自19世纪末诞生以来,在钢种系列、钢材品种、冶金质量等方面不断完善、提高(表1,虽然面临被硬质合金等材料替代的挑战,至今在刀具材料领域仍占有重要地位(图1。 图1 2007年世界各地区不同材料工具消耗量 表1 高速钢发展大事记近十年国内高速钢材料的发展近十年国内高速钢材料的发展生产模式和生产技生产模式和生产技术术高速钢生产特点是多品种、小批量、质量要求高,世界著名高速钢制

2、造商多为专业化生产厂,如Erasteel、Bohler、Nachi 等。冶炼多采用电炉+模铸,尽管超高功率电炉+二次精炼+连铸已用于大多数特殊钢种,至今未见采用连铸工艺规模生产高速钢。九十年代后期,国内高速钢生产格局发生巨大变化,大连特钢、重庆特钢、宝钢特钢等国有综合特钢厂调整产品结构,逐步放弃高速钢,河冶科技、江苏天工、江苏福达等专业化生产厂取而代之成为高速钢生产主力军。目前高速钢生产流程有两种,即传统熔炼工艺和粉末冶金工艺。高速钢的品质基础是纯净度和铸态组织,为改善纯净度,冶炼工序广泛采用了精炼技术,如炉外精炼LF、真空脱气VD、电渣重熔ESR 和真空感应熔炼VIM;为改善铸态组织,研究了

3、电渣重熔ESR、粉末冶金工艺PM 和喷射成型工艺SF。目前国内高速钢生产流程以传统熔炼工艺为主,典型流程有两种:电弧炉冶炼生产工艺流程电弧炉冶炼生产工艺流程 10-30t 电弧炉冶炼(+LF+VD模铸下注,300-1000kg 钢锭退火或热送(快锻机,精锻机,3-5t 电液锤,750-850初轧开坯一次坯退火,修磨二次开坯或加工成材成品退火精整检验包装入库。电渣重熔生产工艺流程电渣重熔生产工艺流程 1-5t 感应炉冶炼浇注自耗电极电渣重熔,501000Kg 钢锭退火开坯退火修磨成材退火精整检验包装入库。流程1适于规模化(1万吨以上生产,流程2适于小批量生产。关键工序关键技术得到广泛应用和发展,

4、主要有以下几个方面:冶炼工序精炼技术,开坯工序精锻开坯技术和以轧代锻技术;轧制工序精轧技术;精整工序剥皮工艺和检测技术。高速钢产销量高速钢产销量 正常情况下世界高速钢总产量在13.8-17.3万吨/年(表2。其中工业发达国家日本1980年以来高速钢产量基本稳定在1.5-2万吨范围(图2。受经济危机影响2009年全球高速钢产量大幅度减产,其中日本减产50%以上,仅0.7万吨,欧美国家减少40%以上,仅3万吨。根据中国特钢行业高速钢专业组统计,2000-2009年中国高速钢产量见表3和图3。受益于制造业向中国转移,2000-2008年我国高速钢产量增加1倍,特别是2002、2003、2006和20

5、07年增速明显。受经济危机影响2009年我国高速钢减产22%,明显低于西方国家减产比例。中国高速钢产量在世界总量中所占比例已超过50%,预计我国高速钢产量将进一步增加,2015年可望达到10万吨。 表3 中国高速钢产量 表2 世界高速钢产量 图2日本高速钢变化说明:GB/T9943-2008发布之前,低合金高速钢概念模糊,有部分达不到高速钢最低要求的合金工具钢未能全部剔除。鉴于高速钢专业厂增加品种,高速钢钢锭按钢种易于区分,钢材产量按品种统计,难于按钢种区分,因此有修订。钢种和品种高速钢定义:至少含有W、Mo、V中两种,且W+Mo+V7%(W+1.8Mo6.5%;C0.6%;Cr=3-6%。高

6、速钢按生产工艺分为传统高速钢(Conv.HSS、粉末冶金高速钢(HSS-PM和铸造高速钢(HSS-CF,传统高速钢按成分性能差异可分为普通高速钢(HSS、低合金高速钢(HSS-L和高性能高速钢(HSS-E三类(图4、表4,其中高性能又分为含钴(4.5%Co、含铝和高钒(2.5%V三种。 图3 2000年以来中国高速钢产量变化 表4 国内外高速钢牌号对照发展趋势表明,高速钢性能不断提高,高性能高速钢比例逐步提高。由表5可知,美国市场消耗高速钢总量中高性能高速钢已占30%,粉末冶金高速钢约占15%。国产高性能高速钢比例增长虽然缓慢(图5,但产量成倍增长钢种结构趋于合理(前期以我国自主研发的无Co和

7、低Co高性能高速钢如M2Al、W12V3N、W8Co3N为主,近期以国际通用的M35、M42为主。低合金高速钢所占比例与合金元素W、Mo、V价格变动有关,2004-2005年国内低合金高速钢所占比例大幅度增长还与家用工具无序出口、社会投机、缺乏监管有关。 随着全球经济一体化进展,各国高速钢钢种系列基本与国际标准接轨,虽然各国标准所列钢种众多,实际应用集中在5-7种。传统高速钢常用钢种:西方国家以EM2(HS6-5-2C、M3(HS6-5-3、M35、M42、HS10-4-3-10(T42和HS3-3-2为主,我国以M2、W9、M2Al、M35、M42、W4Mo3Cr4VSi和HYW3为主。 表5 高速钢标准钢种数量对比及实际消费钢种结构粉末冶金高速钢（HSS-PM）是高速钢中高质量、高性能的代表，HSS-PM 无碳化物偏析，抗弯强度是传统高速钢的 2 倍 以上，耐磨性和高温硬度均大幅度提高，对满足