高速工具鋼的組成結(jié)構(gòu)是什么？

快速工具鋼是一種高碳高合金工具鋼，wC=0.70~1.25%，常用合金元素為W、Mo、Cr、V等，其中W、Mo、V是提高鋼熱硬性的主要元素，V可以形成高硬度的碳化物，顯著提高鋼的硬度及耐磨性，Cr提高了淬透性。W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2,W9Mo3Cr4V是高速鋼中較為常用的三種鋼號(hào)，其產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)量的95%以上。

以碳、鎢、鉬、鉻、釩、鈷為主要成分，具體作用如下：

炭通常含碳量在0.70~1.65%，以確保足夠的碳能與多種生成碳化物元素相結(jié)合。平衡碳(Cs)近似計(jì)算公式通常用于獲得較好的二次硬化效果：

Cs%=0.033W%+0.063Mo%+0.060Cr%+0.200V%

式中Cs是假設(shè)W、Mo、Cr、V與C形成W2C（或Fe4W2C)、Mo2C（或Fe4Mo2C)、Cr26C6、V4C3時(shí)碳與各元素的定比關(guān)系而定出的。當(dāng)鋼中含碳量逐漸接近Cs時(shí)，二次硬化效應(yīng)(硬度和紅硬性)也逐漸升高至較大值，而韌性則下降。因此，只有超硬高速鋼的碳含量接近Cs。為了保持通用高速鋼的高韌性，碳含量一般低于Cs0.15~0.30%。對(duì)于低負(fù)荷低合金高速鋼，實(shí)際碳含量可能超過Cs。

鎢鉬高速鋼在退火過程中產(chǎn)生二次硬化的基本合金元素。鎢和鉬的作用類似，其原子量大約是W的一半，一般可用1%氧代替2%W。M6C(M代表金屬)是高速鋼中重要的碳化物，是一種以Fe、Mo、W為主的復(fù)合碳化物溶，回火時(shí)分散沉淀M2C碳化物，加強(qiáng)鋼，提高硬度和耐磨性。剩余未溶性M6C碳化物(主要來自共晶碳化物)可防止淬火加熱時(shí)晶粒生長(zhǎng)，增加耐磨性。高含鉬量鑄態(tài)共晶碳化物更細(xì)、更容易加工破碎、分布更均勻、粒度更小、熱塑性、韌性也更高；但含鉬的鋼更容易脫碳，淬火過熱敏感性也更強(qiáng)，鎢鋼在此方面與其相反。適當(dāng)?shù)嘏浜湘u鉬，可得到綜合性能較好的鋼種。

高速工具鋼廠家為了保證鋼的高淬透性，各種高速鋼中都含有大約4%的鉻。鋼中鐵鉻生成M26C6碳化物，鉻在M6C和MC中也能溶解形成合金碳化物，促使這些難溶碳化物在淬火過程中更易固溶。在回火過程中，淬火馬氏體中含有足夠多的碳和合金元素，有利于M2C和MC的大量沉淀。因此鉻對(duì)二次硬化也有間接作用。另外，4%的鉻對(duì)高速鋼的抗氧化性能也有很大影響。

釩所有高速鋼都含釩1%以上。碳化釩淬火加熱時(shí)可部分固溶，回火時(shí)沉淀分散的MC型碳化釩，有效增強(qiáng)二次硬化效果；不溶性碳化釩有助于防止淬火加熱時(shí)晶粒生長(zhǎng)，由于硬度高，可顯著提高鋼的耐磨性；但可磨性降低。如果高釩鋼能夠采取措施細(xì)化碳化物MC的顆粒，可以提高磨削性能。采用霧化法快速冷卻鋼液，獲得合金粉末，制得粉末高速鋼，使一次碳化物細(xì)化。

Ci-M2C本身不形成碳化物，其作用主要是使MC、M2C在回火過程中的形核速率減慢了其聚集和生長(zhǎng)速率。另外，鈷還能提高鋼在高速鋼晶界的熔點(diǎn)，從而提高了鋼的淬火溫度，使奧氏合金度增加。這兩種效應(yīng)都能有效地提高高速鋼的耐熱性，而鈷含量過高則會(huì)降低韌性。