5.2合金工具钢及其应用 课件(共21张) - 中职《金属材料及热处理（第三版）》同步教学（劳动版）

02合金工具钢及其应用刃具是用来进行切削加工的工具，如钻头、丝锥、板牙、铰刀、车刀、铣刀、刨刀等。刃具钢是用来制造各种刃具的工具钢，常用的合金刃具钢有低合金刃具钢和高速钢两种。1．低合金刃具钢低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素形成的钢。任务二合金工具钢及其应用一、合金刃具钢（1）成分及性能特点低合金刃具钢的含碳量一般为0.75%～1.5%，保证淬火后具有高的硬度和耐磨性。加入的合金元素总量一般不超过5%，合金元素铬、硅、锰的主要作用是提高钢的淬透性和强度；钨、钒等除了提高钢的硬度和耐磨性外，还可通过细化晶粒来改善刃具的强韧性。低合金刃具钢经热处理后具有高的硬度和耐磨性，足够的强度和一定的韧性，但由于所加的合金元素主要是淬透性元素，因此仍然不具备高热硬性的特点，一般刃部的工作温度不得超过300℃。任务二合金工具钢及其应用（2）热处理特点为减少内应力、改善切削加工性能和为淬火做组织准备，低合金刃具钢的预备热处理采用球化退火，若钢锻造组织中网状碳化物较多，球化退火前应先正火消除网状碳化物。为获得所需要的力学性能，最终热处理采用淬火后低温回火。（3）常用牌号及用途低合金刃具钢牌号采用“一位数字+元素符号+数字”的表示方法，一位数字表示平均含碳量的千分数，当平均含碳量≥1.0%时则不予标出，元素符号和数字含义同合金渗碳钢。CrWMn

淬火变形小，有“微变形钢”之称，适用于制造精度高、形状复杂的刃具。任务二合金工具钢及其应用常用低合金刃具钢的牌号、硬度及用途见表5-6。任务二合金工具钢及其应用2．高速钢高速钢是指用于高速切削、加入的合金元素总量大于10%的高合金刃具钢。（1）成分及性能特点高速钢中含有较多的碳和大量的强碳化物形成元素铬、钨、钒、钼等。常用高速钢的含碳量为0.70%～1.25%，主要是为了保证钢的硬度、耐磨性和热硬性。合金元素铬的主要作用是提高淬透性，钨、钼的主要作用是提高热硬性，钒的主要作用是细化晶粒，同时也可以提高热硬性，进一步提高硬度和耐磨性。高速钢具有高硬度、高耐磨性和高热硬性、较高的强度和一定的韧性。高速钢制造的刃具在高速切削时，刃部温度升高到600℃时硬度仍然维持在55～60HRC，从而使切削时刀刃保持锋利，故也称“锋钢”。高速钢的淬透性好，甚至在空气中冷却也能得到马氏体，故又称为“风钢”。任务二合金工具钢及其应用（2）热处理特点为减少内应力、改善切削加工性能和为淬火作组织准备，高速钢的预备热处理采用球化退火（为了节省工艺时间可采用等温退火）。为获得最好的组织和性能，高速钢的最终热处理采用高温淬火后在550～570℃温度下进行多次回火。图5-4所示是高速钢W18Cr4V的热处理工艺曲线。任务二合金工具钢及其应用（3）高速钢的分类、牌号及用途我国高速钢按照化学成分可以分为钨系、钨钼系和超硬系三大类；按照使用性能可以分为低合金高速工具钢（HSS-L）、普通高速工具钢（HSS）和高性能高速工具钢（HSS-E）三种基本系列。高速钢的牌号一般不标注含碳量，元素符号和数字含义同合金渗碳钢。任务二合金工具钢及其应用常用高速钢的牌号、含碳量、硬度及用途见表5-7。任务二合金工具钢及其应用模具是在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸制件的工具。模具钢是用来制造各种模具的工具钢，根据使用性质不同可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢等。1．冷作模具钢冷作模具钢是用来制造在冷态下使金属变形与分离的模具用钢，如拉丝模、冷冲模、冷镦模、冷挤压模等。任务二合金工具钢及其应用二、合金模具钢（1）成分及性能特点冷作模具钢的成分特点是高碳、高铬，高碳保证获得高硬度和高耐磨性，加入合金元素Cr、Mo、V等主要是为了提高耐磨性、淬透性和回火稳定性。冷作模具在工作中受到很大的压力、弯曲力和冲击力，模具表面和坯料之间还存在摩擦，因此，冷作模具钢要求有较高的硬度和耐磨性、高的强度和抗疲劳性、足够的韧性和良好的工艺性能，大尺寸的冷作模具还要求有较好的淬透性。任务二合金工具钢及其应用（2）热处理特点为减少内应力、改善切削加工性和为淬火作组织准备，冷作模具钢的预备热处理选用等温球化退火。为获得所需要的力学性能，最终热处理常选用一次硬化法或二次硬化法，一次硬化法采用较低的淬火温度和低温回火，二次硬化法采用高淬火温度，并在高温度下多次回火。（3）常用牌号及用途冷作模具钢的牌号表示方法同低合金刃具钢。一般尺寸较小的冷作模具可以用碳素工具钢、低合金刃具钢和滚动轴承钢制造。大型冷作模具必须采用淬透性好的冷作模具钢制造。任务二合金工具钢及其应用常用冷作模具钢的牌号、硬度及主要用途见表5-8。任务二合金工具钢及其应用2．热作模具钢热作模具钢是用来制造使热态金属（固态或液态）成形的模具用钢，如热锻模、热挤压模、压铸模等。（1）成分及性能特点热作模具钢含碳量一般为0.3%～0.6%，保证有良好的强度和韧性。加入合金元素Cr、Mn、Ni、Mo、W等主要是为了提高淬透性、回火稳定性和抗热疲劳性。热作模具在工作时受到较大的压力和冲击、反复的加热和冷却，因此要求热作模具钢在高温下具有较高的强度和韧性、足够的硬度和耐磨性、良好的耐热疲劳性、抗氧化性及导热性。任务二合金工具钢及其应用（2）热处理特点为了减少内应力、改善切削加工性和为淬火做组织准备，热作模具钢的预备热处理采用退火；为了获得所需要的力学性能，最终热处理采用淬火后中温或高温回火。（3）常用牌号及用途热作模具钢牌号的表示方法同低合金刃具钢，例如，5CrMnMo表示平均含碳量为0.5%，平均含铬、锰、钼量都<1.5%的热作模具钢。常用热作模具钢的牌号、硬度及主要用途见表5-8。任务二合金工具钢及其应用3．塑料模具钢塑料制品已广泛应用于工农业生产、交通、通讯、医疗卫生和日常生活中，这些塑料制品绝大多数需要用模具生产，用于制作塑料制品的模具称为塑料模具，用于制造塑料模具的钢称为塑料模具钢。（1）性能特点塑料制品的强度、硬度和熔点比钢件低，因而与冷、热模具钢相比，塑料模具钢的力学性能要求不高，但塑料制品形状复杂、尺寸精密、表面光洁，成形过程中还可能产生某些腐蚀性气体，其主要失效形式为模具表面质量下降，因而塑料模具钢应具有以下性能：良好的加工工艺性，便于进行切削加工或电火花加工，易于蚀刻各种图案、文字和符号；良好的抛光性，模具抛光后表面应达到高镜面度（一般Ra为0.1～0.012μm）；较高的硬度（热处理后大于45～55HRC），良好的耐磨性和足够的强度和韧性；良好的焊接性（便于进行模具焊补）；良好的耐蚀性等。任务二合金工具钢及其应用（2）常用牌号及用途随着塑料工业的迅速发展，对塑料模具材料的综合力学性能要求也越来越高，而且用量也越来越大。为满足生产需要，近几年我国先后研制了一些新型的塑料模具钢。常用塑料模具钢的牌号及用途见表5-9。任务二合金工具钢及其应用量具是度量工件尺寸和形状的工具，如卡尺、千分尺、样板、块规等。量具钢是指用来制作各种量具的钢。1．性能特点量具在工作时承受的外力很小，主要承受摩擦力，但量具本身应具备极高的尺寸精度和稳定性，因而要求量具钢应具有高的硬度和耐磨性，高的尺寸稳定性和特殊环境下的耐蚀性。任务二合金工具钢及其应用三、合金量具钢2．热处理特点量具钢的热处理基本上依照其相应钢种的热处理方法，但由于量具对尺寸精度和尺寸的稳定性要求很高，因此在热处理过程中应尽量减少变形，在使用过程中保证组织稳定，故要采取一些附加措施：淬火之前的调质能使淬火应力和变形减小；淬火后要立即进行-80～-70℃的冷处理，使残余奥氏体转变为马氏体，减少残余奥氏体，增加量具的尺寸稳定性；回火或磨削后进行长时间的低温时效处理，消除残余内应力，稳定组织。任务二合金工具钢及其应用3．常用牌号及用途量具钢没有单独的专用钢种。碳