第八章刃具钢

金属材料及热处理第八章刃具钢1金属材料及热处理本章内容一、工具钢的分类及编号二、刃具钢三、磨具钢四、量具钢2金属材料及热处理一、工具钢的分类及编号按用途分为:刃具钢模具钢量具钢模具刃具量具3金属材料及热处理4金属材料及热处理

用途：用来制造各种切削刀具的钢种，如车刀，铣刀、刨刀、钻头、丝锥等。二、刃具钢切削加工5金属材料及热处理（一）刃具钢的性能要求刃具钢性能要求1、高硬度

(≥HRC60),主要取决于含碳量。

2、高耐磨性

靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。3、高热硬性

即高温下保持高硬度的能力。4、足够的塑性韧性

以防止脆断和崩刃。刃具钢分类碳素工具钢低合金刃具钢高速工具钢丝锥6金属材料及热处理常用牌号：

T7~T131、成分特点：（二）碳素刃具钢高碳(0.65~1.35%C)随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。碳素工具钢带碳素工具钢材料7金属材料及热处理

2、热处理及组织⑴热处理：正火+球化退火+淬火+低温回火球化退火目的：

①降低硬度,便于加工;

②为淬火作组织准备。

⑵使用状态下的组织：

M回+颗粒状碳化物+A’(少量)

球状珠光体T12钢正常淬火组织8金属材料及热处理

3、用途由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7~T9：制造承受冲击韧性要求高的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。木工凿手锤木工钻9金属材料及热处理T10~T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。T12~T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。丝锥锉刀手锯条钻头10金属材料及热处理（三）低合金刃具钢由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(≤3~5)形成。

1、成分特点：⑴高碳：0.75-1.5%C⑵合金元素作用

①提高淬透性:

Cr、Mn、Si

②

提高耐回火性：Si

③提高耐磨性、细化晶粒:W、V

低合金工具钢制品11金属材料及热处理2、热处理及组织球化退火（等温）+淬火（一般油淬）+低温回火。使用状态下的组织为：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)3、常用钢号及用途应用最多的是9SiCr。用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等丝锥板牙低合金工具钢扳手12金属材料及热处理㈣高速钢（俗称风钢）制造高速切削刃具用钢。

1、性能特点:高热硬性(600℃)、高硬高耐磨、高淬透性、足够强度、塑性、韧性2、成分特点⑴高碳:0.70-1.5%C（既保证淬硬性；又保证形成足够碳化物提高硬度耐磨性及红硬性）高速钢冷轧钢带高速钢型材13金属材料及热处理钨18%:退火状态下形成M6C碳化物,在560℃左右回火时,弥散析出W2C,造成二次硬化,提高钢的红硬性。钼5%:1%Mo的作用等同于2%W（造成二次硬化，加强热硬性）。铬4%:形成Cr23C6碳化物;提高钢的淬透性。钒1.5%:形成VC,硬度极高,提高钢的硬度和耐磨性,产生二次硬化。14金属材料及热处理

3、加工与热处理

加工工艺路线：下料→锻造→球化退火→机加工→淬火→高温回火→磨削

高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状莱氏体、黑色P、树枝状M+T（白亮）及残余Ａ组成，其中碳含量高达１８－２７％，且分布极不均匀，故脆性大且无法热处理改善。W18Cr4V钢的铸态组织15金属材料及热处理⑴反复锻造目的：打碎粗大的碳化物，使其均匀分布于基体中。（反复镦拔，８５０－９００℃以下缓慢进行，锻后缓冷）⑵

球化退火目的：降低硬度，便于切削加工；为淬火作组织准备。退火后组织：

S+均匀细小颗粒状碳化物W18Cr4V钢的退火组织16金属材料及热处理

⑶最终热处理：

淬火+高温回火热处理特点：a：淬火加热须预热（800-840℃，截面大形状复杂的可500-600℃再加一次预热）b：淬火加热温度高，高于1200

℃（保证M中合金元素含量，从而获得二次硬化效果）c:一般油淬，通常采用分级或等温淬火，减少变形，提高韧性淬火后组织：M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)17金属材料及热处理e：常进行三次回火.

尽可能降低Ar含量

每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。d：回火温度高560℃

（提高韧性，产生二次硬化效）

①析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。

②碳及合金元素含量下降，Ms点上升，回火冷却时，A’转变为M。高速钢硬度与回火温度关系18金属材料及热处理三、模具钢用以制造冷热模具的钢种.㈠冷作模具钢制造金属冷成型模具钢种.1、性能要求⑴高硬度和耐磨性。⑵足够的强度和韧性。⑶良好的工艺性能（淬透性、变形小、切削加工性等）汽车冲压模具19金属材料及热处理①成分特点：高碳(1.4~2.3%C)；高硬度耐磨性，高铬(11.5~13%Cr)合金元素作用：Cr提高淬透性及耐磨性；Mo、V提高耐磨性，细化晶粒，改善韧性。

Cr12钢冷冲压件20金属材料及热处理最终热处理

一次硬化法:

淬火

+

低温回火(950～1000℃)(150～180℃)

汽车外板冷冲模

*二次硬化法:淬火

+三次回火(1100～1000℃)(510～520℃)热处理后的组织:M回+Cm+A残牌号:Cr12、Cr12MoV21金属材料及热处理㈡热作模具钢制造使加热金属或液态金属成型模具钢种.包括锤锻模、热挤压模和压铸模。1、性能要求⑴高温下良好的综合力学性能：高温硬度（红硬性）高的热塑性变形抗力⑵抗热疲劳性能。⑶高的淬透性和良好的导热性。曲轴模具热模锻曲轴毛坯22金属材料及热处理2、化学成分中碳0.3-0.6保证韧性及高的热疲劳抗力）合金元素

Cr、Mn、Ni、Si：固溶强化F提高淬透性、提高回火稳定性

Mo、W、V：二次硬化，提高高温硬度、热塑性变形抗力、热疲劳抗力Mo、W可防止回火脆性23金属材料及热处理

3.热处理特点:热压模钢:3Cr2W8V热处理工艺:淬火+600℃三次回火热处理后的组织:M回+Cm粒状汽车四缸压铸模24金属材料及热处理四、量具钢制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。卡尺塞规千分尺25金属材料及热处理

1、性能要求量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。⑴高硬度和耐磨性。⑵高的尺寸稳定性。⑶低的表面粗糙度、足够的韧性、一定耐蚀性。渐开线花键环规、塞规矩形花键环规、塞规光面量规26金属材料及热处理2、量具用钢⑴

低碳钢渗碳、中碳钢表面淬火⑵

碳素工具钢、低合金工具钢两者用于尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具。

⑶滚动轴承钢、冷作模具钢。用于制造精密量具.⑷不锈钢用于制造接触腐蚀介质的量具。量块電子卡尺27金属材料及热处理4.热处理后的组织:M回+Cm5.牌号:CrWMn、4Cr13、GCr15

9SiCr、T12A、60等。

3.热处理特点:淬火冷处理(-70～-80℃)低温回火时效处理(120～130℃,几十小时)延长低温回火保温时间，提高组织稳定性；量规28金属材料及热处理（3）