高速钢
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| 钢、铁、以及其他铁合金 |
|---|
| 铁碳合金中的相与显微组织 |
| 钢（按成分分类） |
| 钢（按应用分类） |
| 其他含铁材料 |
| 锻铁（熟铁、工业纯铁，含碳量≤0.04%） |
高速钢（英语：High Speed Steel，英文简写：HSS，中国大陆部分地区又称锋钢，风钢）是一种高合金刃具钢。
在高速钢被广泛应用前，金属切割刀具主要使用高碳钢制造，然而高碳钢在持续进行金属切割的情况下，高碳钢刀具难以承受与工件摩擦产生的高温，在摄氏300度时，其强度会大幅下降，导致刀具需要经常更换，高碳钢刀具在切割经过加硬处理的金属材料时，更会出现难以切削的情况，导致刀具受损。高速钢在提炼时加入钨、铬、钼、钴、钒等金属元素，在常温下其洛氏硬度达到(HRC60)。其高温强度比高碳钢有大幅提升，在摄氏600度时，其洛氏硬度能够维持约(HRC40)或以上，刀刃仍能保持锋利，而高碳钢在相同温度已明显软化，失去切割能力。高速钢和高碳钢类似可进行热处理，透过淬火提升刀具的硬度，并利用回火维持适度的韧性[1]。由于高速钢能够承受高速切削金属时所产生的高温并保持硬度，所以此种合金钢被称为高速钢。
历史
[编辑]1899年，美国工程师弗雷德里克·温斯洛·泰勒和怀特·白在位于美国宾夕法尼亚州的伯利恒钢铁公司工作时，寻求一种能够在高温下依然保持硬度的金属[2]。经过试验后，发现钢材加入钨、铬和钒后，就能提升高温下的硬度。高速钢在1910年开始实用化，用于车刀的制造，相比起过去的高碳钢刀具，高速钢大幅提高刀具的耐用性，从而提升金属切削加工的效率。
成分
[编辑]高速钢的成分和其他钢材一样，以铁为最主要的组成元素，并在冶炼时尽量把硫和磷等杂质清除。高速钢含有百分之0.6至1.3的碳，并在提炼时加入钨、铬、钼、钴、钒和锰，成为一种合金钢。其中钨、钼和钴能够提升钢材的高温强度，铬的加入能够增强钢材的抗氧化能力和耐磨性，钒可提升抗冲击性能，而锰的加入可改善钢材的韧性。高速钢经过多年发展，由不同元素组成的高速钢相继出现。因此不同类型的高速钢，其组成元素也有分别。
高速钢分通用型高速钢（钨系高速钢和钼系高速钢）和高性能高速钢（高碳高速钢、钴高速钢、铝高速钢）。高速钢中碳的质量分数为0.7%-1.4%，含有W、Mo、Cr、V等多种合金元素，其总量超过10%。W和Mo使高速钢具有高热硬性，Cr可以提高淬透性，V主要提高耐磨性、红硬性及细化晶粒。
| AISI编号 | 碳 C | 铬 Cr | 钼 Mo | 钨 W | 钒 V | 钴 Co | 锰 Mn | 矽 Si |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T1[3] | 0.65–0.80 | 4.0 | - | 18 | 1 | - | 0.1–0.4 | 0.2–0.4 |
| M1[4] | 0.83 | 3.8 | 8.5 | 1.8 | 1.2 | - | - | - |
| M2[5] | 0.9 | 4.2 | 5.0 | 6.5 | 2.0 | - | 0.4 | 0.3 |
| M4[6] | 1.3 | 4.2 | 4.5 | 5.6 | 4.0 | - | - | - |
| M7[7] | 1.02 | 3.8 | 8.6 | 1.8 | 1.9 | - | - | - |
| M35[5] | 0.9 | 4.2 | 5.3 | 6.5 | 1.9 | 5.0 | 0.3 | 0.3 |
| M42[5] | 1.1 | 3.9 | 9.5 | 1.5 | 1.2 | 8.0 | 0.3 | 0.3 |
| 本表并不包括其他微量成分和杂质 | ||||||||
应用
[编辑]高速钢被广泛应用于各种切割器材的刀具，包括车床的车刀，铣床的铣刀和钻床的钻头。由于高速钢比高碳钢耐用，即使是常见的手工具，例如锯片，都会采用高速钢制造。
参见
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ 高速钢降温淬火、回火工艺研究 （页面存档备份，存于互联网档案馆），热处理网
- ^ Kanigel, Robert. The One Best Way: Frederick Winslow Taylor and the Enigma of Efficiency. Viking Penguin. 1997. ISBN 0-670-86402-1.
- ^ AISI T1 （页面存档备份，存于互联网档案馆），eFunda, Inc，2014-3-16
- ^ High Speed Tool Steels M1[永久失效链接]，Erasteel，2014-3-19
- ^ 5.0 5.1 5.2 Chemical compositions of YSS High Speed Tool Steels 互联网档案馆的存档，存档日期2014-03-18.，Hitachi Metals，2014-3-18
- ^ High Speed Tool Steels M4[永久失效链接]，Erasteel，2014-3-19
- ^ High Speed Tool Steels M7 （页面存档备份，存于互联网档案馆），Erasteel，2014-3-19
