高速工具钢 编制说明

一、工作概况1.1任务来源本项目是依据国家标准化管理委员会国标委发[2023]58号“关于下达2023年第三批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知”下达的项目计划，项目编号为20231258-T-605，项目名称为“高速工具钢”。本项目是修订项目，代替GB/T9943-2008《高速工具钢》、GB/T9941-2009《高速工具钢钢板》和GB/T36708-2018《预硬化高速工具钢》。主要起草单位:河冶科技股份有限公司、冶金工业信息标准研究院等，计划完成时间为2025年。1.2产品概况高速工具钢是特殊钢中工具钢的一个分支，俗称锋钢或白钢，是特殊钢中合金含量最高的一类钢。高速钢虽然年产量不大，但由于成分复杂，合金含量高，生产工艺和性能特殊，价格昂贵，因此在特殊钢中一直占有独特的地位。高速钢属于高碳高合金莱氏体钢，通过特殊热处理可以获得极高硬度（63HRC~70HRC而且在550℃~600℃仍可保持高硬度（HRC60以上）和高耐磨、高耐热性能，其主要用途为制造各种机床的切削刀具，也部分用于高载荷模具，航空高温轴承及特殊耐热耐磨零部件等。高速钢的生产厂主要有有河冶科技、抚顺特钢、天工等，均属于特钢企业。高速钢钢板的主要生产厂家有浙江精锐等，预硬材生产厂家有烟台百特等。使用厂家主要为各大刀具制造厂，如上海工具、汉江、恒锋工具、新成量工具等。1.3主要工作过程起草(草案、调研)阶段：计划下达后，2023年12月全国钢标委特殊钢分委员会组织各起草单位成立了起草工作组，由河冶科技股份有限公司为组长单位，负责主要起草工作。工作组对国内外高速工具钢产品和技术现状与发展情况进行全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，在此基础上编制出《高速工具钢》标准草案初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2024年4月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报全国钢标委特殊钢分委员会秘书处。征求意见阶段：2024年4月22日，由全国钢标委特殊钢分委员会秘书处将标准征求意见稿和编制说明发送到特殊钢分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见，同时在《钢铁标准网》网站上公开征求社会意见。截止2024年XX月XX日，共发函XX个单位，收到XX个单位回函，其中XX个单位提出了XX条意见或建议(见《意见汇总处理表》)。审查阶段：通过对这些反馈意见进行分类、归纳、整理和分析，工作组采纳XX条，不采纳XX条，并进而对标准征求意见稿进行了补充、修改，于XXXX年XX月完成了标准送审稿，提交全国钢标委特殊钢分委员会秘书处。全国钢标委特殊钢分委员会于XXXX年XX月XX日一XX日在XX省XX市召开了标准审查会，到会特殊钢分委员会委员XX名和专家XX名，对该标准进行了审查，获得一致通过，并认为该标准水平达到XX水平。报批阶段：工作组按照会议审查意见对标准送审稿作了进一步的修改、整理和完善，在XXXX年XX月形成了标准报批稿、编制说明及其他相关文件，报全国钢标委特殊钢分委员会秘书处。XXXX年XX月XX日在《国家标准制修订工作管理信息系统》上投票。截止XXXX年XX月XX日已获得XX名委员同意（必须达到3/4以上审查通过，并上报全国钢标委秘书处。1.4主要参加单位和工作组成员及其所做的工作本标准由河冶科技股份有限公司负、冶金工业信息标准研究院等单位共同起草。编制单位所承担的标准研究工作：（1）收集、对比相关国内外标准，确认所采用的相关标准为满足要求、同时现行有效；（2）编写本标准各稿和标准编制说明；（3）对标准中主要技术指标确定所需的论证材料和理论研究材料；（4）完成标准的报批稿；（5）策划标准宣贯工作，落实标准宣贯方式及人员，组织编写标准宣贯材料。二、标准编制原则本标准在修订过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，注重标准修订与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制定/修订工作。本标准在GB/T9943-2008《高速工具钢》、GB/T9941-2009《高速工具钢钢板》、GB/T36708-2018《预硬化高速工具钢》的基础上，参考了ISO4957:2018《工具钢》、ASTMA600-92a(2016)《高速工具钢》等国外先进标准，结合目前国内高速钢生产企业及下游工具行业对钢材质量要求的实际情况修订而成。三、主要内容说明3.1范围本文件适用于截面尺寸（直径、边长、厚度或对边距离）不大于350mm的热轧、锻制、冷拉等高速工具钢棒（圆钢、方钢、扁钢、六角钢等的总称，以下简称钢棒）、盘条（丝）及银亮钢棒，厚度不大于4mm的冷轧钢板和厚度不大于15mm的热轧钢板，直径1.0mm~15.0mm表面为磨光或冷拉的预硬化高速工具钢棒。棒材的尺寸范围由原标准的250mm增加到了350mm。热轧钢板的厚度由原标准的10mm增加到了15mm。3.2规范性引用文件本部分内容除常规引用的国家和行业标准外，增加了一项光谱检测标准，T/SSEA0305-2023高合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）。该标准由中国特钢企业协会于2023年6月30日发布实施，该标准的实施结束了高速钢无光谱检测标准的历史，极大地提高了制造类企业日常生产检测的效率，使高速钢光谱检测有法可依。3.3订货内容按照国家标准的编写习惯增加订货内容章节，用以明确订货时需方应提供的信息。这些信息包括：a)标准编号；b)产品名称；c)牌号；d)截面形状（圆、方、扁、六角等e)尺寸与外形；f)重量（或数量g)交货状态；h)特殊要求。3.4分类高速工具钢按化学成分分类，参考ASTM标准的类别划分，分为钨系和钨钼系，而ASTM标准中的中间型高速钢严格意义上不属于国标定义的高速钢，因此未列入本标准。高速工具钢按性能分类，可分为低合金高速钢、普通高速钢和高性能高速钢。3.5尺寸、外形及允许偏差热轧、锻制、冷拉、盘条、银亮钢的尺寸、外形及允许偏差符合相应的国标。冷轧钢板的尺寸偏差明确了应符合GB/T708中表5的规定。厚度3mm~15mm热轧钢板的尺寸、外形及允许偏差应符合GB/T709的规定，热轧单轧钢板的厚度允许偏差未注明时按A类偏差，但钢板的最小宽度为600mm，最小长度为1500mm。此条规定中删除了原GB/T9941-2009中厚度小于3mm热轧钢板的尺寸及允许偏差即原表1的规定，小于3mm的钢板全部采用冷轧，基本上没有热轧。钢板的不平度应符合标准文本中表2的规定，此规定比原GB/T9941-2009的规定进行了加严，体现了工艺的进步。预硬钢棒的表面状态表述修改为预硬磨光和预硬，尺寸下限由原标准的4.0mm扩展到了3.0mm。原标准的允许偏差磨光态和冷拉态一致，与实际状况有所偏差，磨光态是在冷拉态的基础上进一步加工而成，精度应高于冷拉态。故本标准磨光态精度保持不变为h9级，冷拉态修改为h10级。预硬钢棒的交货长度根据实际情况按规格进行了细分，见下表。表1预硬钢棒交货长度于>6.0～10.0>10.0～15.0>3.0～6.0>6.0～10.0>10.0～15.03.6牌号与化学成分国际和国外标准中的化学成分与本标准对比见下表。表2各高速钢标准中的化学成分要求CPVW准2≤≤~~——≤≤~~——准~~ 准≤≤-~——≤≤------准≤≤~~——≤≤~~——--准2~~——~~——--准2~~ ~~——~~——准~~——~~~~ 准2≤≤~~——≤≤~~——准~~——准3~~——~~ ~~准~~——~~ ~~准3~~ 准4≤≤~~——≤≤~~——≤≤~~——准~~—准5-——准~~ ~~—准~~—~~—准~~~~—~~~~ 准0~~ 0—0~~-准~~0—~~0—钢中残余铜含量应不大于0.25%，残余镍含量应不大于0.30%。3.7钢的化学成分允许偏差与ISO标准对如下。表3化学成分允许偏差对比C —W>10V>2.5>6— —Si含量偏差参考ISO4957标准和GB/T222，由原标准的±0.05修改为±0.03，与参考的两项标准一致。3.8冶炼方法本标准规定了钢应采用电炉加炉外精炼或电渣重熔的方法冶炼。3.9交货状态非预硬钢材以退火状态交货，或退火后再经其它加工方法加工后交货。预硬钢棒应使用退火态高速钢棒或盘状钢丝开卷后经预硬化处理。预硬化处理后直条交货或再经磨光处理后交货。具体要求应在合同注明。3.10硬度参考ISO4957《工具钢》和ASTMA600《高速工具钢》等相关标准的要求，同时考虑用户使用环境的要求，增加了真空热处理，淬回火硬度要求见下表。表4硬度要求序号HBW℃℃HRC123456789预硬态交货硬度范围较上述范围更大，上述热处理硬度只是该钢种具有的硬度水平，实际硬度由于应用不同具体要求也不同，如作为模具时考虑到韧性的要求占比较大，其热处理硬度可能不需要达到较高的水平，所以预硬态硬度标准较为宽泛。预硬态硬度更主要的是规定了同批次交货钢材的硬度差值不大于1.5HRC，对钢材的稳定性要求更为看重。3.11低倍要求由于冶炼技术的进步，钢材低倍标准也进行了加严，电炉和电渣工艺标准合并，统一执行原标准中的电渣标准，见下表，同时最大规格扩展到了φ350mm。表5低倍合格级别，不大于，级111>150～200>200～3502223.12共晶碳化物不均匀度要求共晶碳化物不均匀度实际处于比较严的水平，故本次修订没有修改此项内容，仍按原标准执行。3.13脱碳层要求钢棒、预硬材的脱碳层深度规定与原标准一致，本章节未做修改。钢板的脱碳层规定做了较大变动。原标准是以厚度的百分比作为合格标准，由于钢板厚度都比较薄，在实际使用中百分比作标准并不是十分合适，此次编制组按照厚度划分了组距，以固定数值作为合格标准，比较接近实际情况，切更易于用户使用判定。冷轧钢板的脱碳层标准见下表：>1.0～1.8>1.8～4.0热轧钢板的脱碳层标准见下表：>5.0～12.0>12.0～15.03.14预硬钢棒的热处理组织原《预硬化高速工具钢》标准的本章节是按照应用领域的不同规定了不同的热处理组织，但随着高速钢应用领域的拓展，现在的应用领域已经远远不止这些，标准也不可能覆盖所有应用领域，且相同的应用领域也可能有不同的要求，所以本标准删除了具体应用领域的热处理组织要求，改为只统一规定了过热度不大于1级和回火度不大于2级，其他用途的热处理金相组织要求由双方协商并在合同中注明。3.15表面质量本标准标准质量要求与原标准相比基本未做修改，只是拓展了规格范围和增加了钢板切边的规定。3.16附录A——高速工具钢大块碳化物评级图3.16.1高速钢的要求主要就是针对碳化物控制的要求，所以该章节是本标准的核心。本标准仍按高速钢成分的不同分为钨系高速钢的评级图和钨钼系高速钢的评级图。3.16.2钨系高速钢相比钨钼系高速钢，钢种较少，且应用也较少，主要针对W18Cr4V。钨系高速钢的碳化物评级图的规定与原标准一致，未做更改。3.16.3钨钼系高速钢评级图主要做了一下两方面的修订：1）原标准1级未规定具体数值，本标准增加了1级颗粒度的具体尺寸规定；2）将各级别碳化物尺寸数值取整。修改后的钨钼系碳化物颗粒度级别规定如下：表6大颗粒碳化物级别4693.16.4钨系和钨钼系评级图谱均未做修改。3.16.5试验方法碳化物尺寸测量方法与原标准一致。本章节主要有以下两点修改：1）将钨钼系大颗粒碳化物的取样方向由横向改为纵向。与钨系碳化物取样方向一致，并与具体实践操作一致。纵向碳化物尺寸要普遍大于横向碳化物尺寸，与最大碳化物定义更为契合；2）增加了“以5个视场中最大碳化物颗粒尺寸的平均值为最终检测结果”的规定。由于具体取样操作中，不同批次、不同支、同支不同位置的最大碳化物尺寸并不均匀，可能会造成不同样品的最大碳化物尺寸差别很大，不利于体现钢材的实际碳化物水平，也不利于客户和生产企业的统一判定。为了减小这种差别，做出了“以5个视场中最大碳化物颗粒尺寸的平均值为最终检测结果”的规定。3.16.6合格级别钨系碳化物合格级别未做修改，只是删除了“允许每支试样有一个视场中的大块角状碳化物最大尺寸比界限尺寸大4μm”的规定。钨钼系高速钢碳化物颗粒合格级别做出了重大修改。原标准中只是规定了钢丝的最大碳化物合格级别为4级，未规定锻轧圆等其他品种碳化物合格级别，不利于厂家对产品碳化物水平的判定。本标准在保持原钢丝规格段合格级别规定的基础上，新增了15~40和40~80两个规格段的碳化物合格级别，具体规定如下：表7大颗粒碳化物合格级别>15～40>40～80>803.17附录B高速工具钢基本要求附录B为资料性附录。主要对高速钢的概念和性能特点做了描述，并对普通高速钢、低合金高速钢和高性能高速钢分类的合金含量和硬度进行了描述。最后列出了本标准牌号与ISO标准牌号的对应关系。四、主要试验(或验证)情况五、标准中涉及专利的情况