高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜,必須經(jīng)過淬火、回火等一系列過程。淬火時由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。先在800~850℃預(yù)熱(以免引起大的熱應(yīng)力),然后迅速加 熱到淬火溫度1190~1290℃(不同牌號實(shí)際使用時溫度有區(qū)別),后由冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱,現(xiàn)真空爐使用也相當(dāng)廣泛。淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒有轉(zhuǎn)變成馬氏體,影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變,進(jìn)一步提高硬度和耐磨性,一般要進(jìn)行2~3次回火,回火溫度560℃,每次保溫1小時。
生產(chǎn)制造方法:通常采用電爐生產(chǎn),曾采用粉末冶金方法生產(chǎn)高速鋼,使碳化物呈極細(xì)小的顆粒均勻地分布在基體上,提高了使用壽命。
用途:用于制造各種切削工具。如車刀、鉆頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等。
高速鋼是一種復(fù)雜的鋼種,含碳量一般在0.70~1.65%之間。含合金元素量較多,總量可達(dá)10~25%。
按所含合金元素不同可分為:
①鎢系高速鋼(含鎢 9~18%);
②鎢鉬系高速鋼(含鎢5~12%,含鉬2~6%);
③高鉬系高速鋼(含鎢0~2%,含鉬5~10%);
④釩高速鋼,按含釩量的不同又分一般含釩量(含釩 1~2%)和高含釩量(含釩2.5~5%)的高速鋼;
⑤鈷高速鋼(含鈷 5~10%)。
按用途不同高速鋼又可分為通用型和特殊用途兩種。
①通用型高速鋼:主要用于制造切削硬度HB≤300的金屬材料的切削刀具 (如鉆頭、絲錐、鋸條)和精密刀具(如滾刀、插齒刀、拉刀),常用的鋼號有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
②特殊用途高速鋼:包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼(硬度HRC68~70),主要用于制造切削難加工金屬(如高溫合金、鈦合金和高強(qiáng)鋼等)的刀具,常用的鋼號有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
硬質(zhì)合金回收的基體由兩部分組成:一部分是硬化相;另一部分是粘結(jié)金屬。
硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物,如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭,它們的硬度很高,熔點(diǎn)都在2000℃以上,有的甚至超過4000℃。另外,過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性,也可以充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有硬度和耐磨性。
硬質(zhì)合金刀具
硬質(zhì)合金對碳化鎢WC粒度的要求根據(jù)不同用途的硬質(zhì)合金采用不同粒度的WC(碳化鎢)。硬質(zhì)合金切削刀具:比如切腳機(jī)刀片、V-CUT刀等精加工合金采用超細(xì)、亞細(xì)、細(xì)顆粒WC,粗加工合金采用中顆粒WC,重力切削和重型切削的合金采用中、粗顆粒WC做原料;礦山工具:巖石硬度高,沖擊負(fù)荷大,采用粗顆粒WC,巖石沖擊小沖擊負(fù)荷小采用中顆粒WC做原料;耐磨零件:當(dāng)強(qiáng)調(diào)其耐磨性、抗壓和表面光潔度時,采用超細(xì)、亞細(xì)、細(xì)、中顆粒WC做原料,耐沖擊工具采用中、粗顆粒WC原料為主。
WC理論含碳量為6.128%(原子50%),當(dāng)WC含碳量大于理論含碳量,則WC中出現(xiàn)游離碳(WC+C)。游離碳的存在,燒結(jié)時使其周圍的WC晶粒長大,致使硬質(zhì)合金晶粒不均勻。碳化鎢一般要求化合碳高(≥6.07%),游離碳(≤0.05%),總碳則決定于硬質(zhì)合金的生產(chǎn)工藝和使用范圍。
硬質(zhì)合金模具市場分析模具是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的重要裝備。隨著高新技術(shù)的發(fā)展,許多由切削加工的零件和產(chǎn)品,越來越多的被模制成分件所代替,因此模具市場潛力很大。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì),2000年我國共進(jìn)口模具9.77億美元,折合人民幣80億元。硬質(zhì)合金模具市場,相應(yīng)硬質(zhì)合金總產(chǎn)量的增長而遞增。
1.硬質(zhì)合金頂錘目前,我國人造金剛石年產(chǎn)量已達(dá)60OMg(0.3Gcar),按每生產(chǎn)200Og(lOkcar)人造金剛石消耗頂錘l0kg計(jì)算,頂錘年消耗在3000t左右,若考慮技術(shù)進(jìn)步因素,午消耗也在1500-2000t。
2.硬質(zhì)合金拉絲模我國鋼鐵產(chǎn)量已過億噸,線材產(chǎn)量也達(dá)1800萬t,加之銅鋁線材的迅速發(fā)展,拉絲模的需求占硬質(zhì)合金總產(chǎn)量的6%-7%,在500t左右,考慮技術(shù)進(jìn)步和鋼結(jié)合金的部分替代,也應(yīng)在400t范圍。
3.冷墩、冷沖、成形和整形等模具由于我國機(jī)械、電器、微電機(jī)等工業(yè)的迅速發(fā)展,高速沖床的大量引進(jìn),估計(jì)這類模具的市場容量在100-150t。
4.無磁模近幾年,我國研制了一系列無磁模具,由于制作上的難度和價格昂貴等因素,推廣速度慢,據(jù)估算需求在l5t以內(nèi)。
5.熱作硬質(zhì)合金高速線材軋機(jī)軋輥是一種帶軋槽或軋孔的制品,工作時,1000-11000C的鋼坯以70-12Om/min的速度穿過,使之受到高溫高頻次的熱應(yīng)力作用,因而它是一種易損部件。目前我國不同規(guī)模的這類生產(chǎn)線有30多條,估計(jì)需求量在100-150t。