高速鋼（HSS, High SpeedSteel）進(jìn)入刀具行業(yè)時(shí)接觸最多一類刀具材料。那時(shí)最常見(jiàn)被稱為“ㄙ18”（ㄙ發(fā)音為拼音“si”），其來(lái)源應(yīng)該來(lái)自前蘇聯(lián)。

　　后來(lái)知道猴贰，我們當(dāng)時(shí)所用高速鋼應(yīng)被稱為“普通高速鋼”，還有比它性能更好河狐，如從合金成分上要明顯優(yōu)于它鋁高速鋼证摩，鈷高速鋼（HSS-Co）等，或從冶煉方法上要明顯優(yōu)于它粉末冶金高速鋼（PM-HSS热跨，PowderMetallurgy High SpeedSteel）氏长；當(dāng)然也有比它性能更低一些所謂“低合金高速鋼”。

　　現(xiàn)有些人對(duì)“高速鋼”這個(gè)名字有些不解，因?yàn)樗俣缺绕鹧巯抡餍杏操|(zhì)合金來(lái)要低許多壳荣。但就高速鋼誕生時(shí)候尔芯，它速度確比原有刀具材料高很多。

　　大約1900年前后吟钻，當(dāng)美國(guó)機(jī)械工程師泰勒（F·WTaylor）冶金工程師懷特（M·White）發(fā)明它時(shí)拓嗽，人們普遍用來(lái)切削刀具合金工具鋼。 1900年由美國(guó)匹茲堡伯利恒鋼鐵公司生產(chǎn)W18Cr4V（即ㄙ18溶豌，又稱T1尖初，18-4-1，現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為18-0-1）高速鋼巴黎博覽會(huì)上公開(kāi)演示桶淡，成為高速鋼發(fā)展史上第一個(gè)無(wú)可置疑里程碑纯末。十年后1910年，一位英國(guó)人這樣寫道：“1900年巴黎博覽會(huì)上靴寂，一些工程師看到了一部高速運(yùn)轉(zhuǎn)車床磷蜀，上面裝有一個(gè)工具，正用它尖頭熾熱消除一個(gè)暗藍(lán)色碎片百炬，工程師們意識(shí)到他們親眼見(jiàn)證了工具鋼機(jī)床方面一個(gè)革命開(kāi)始褐隆。”

　　高速鋼發(fā)明使切削碳鋼速度由提高到大約30m/min剖踊。拿一個(gè)直徑65mm庶弃，長(zhǎng)度1000mm45鋼工件來(lái)說(shuō)，原來(lái)加工時(shí)間需要100分鐘德澈，而應(yīng)用高速鋼只需要約25分鐘歇攻。因此，人們對(duì)它速度驚嘆不已梆造，稱其為“高速鋼”掉伏。W18Cr4V作為一個(gè)經(jīng)典高速鋼牌號(hào)，一直延續(xù)使用至今澳窑。只由于鎢資源缺乏，以及高鎢高速鋼熱成形工藝性方面一些不足诚咪，近20年里圾篱，它統(tǒng)治地位才逐漸被W6Mo5Cr4V2（即M2）所取代。

　　高速鋼刀具材料主要由兩種基本成分構(gòu)成：一種金屬碳化物（碳化鎢搭肠、碳化鉬或碳化釩）玫惧，它賦予刀具較好耐磨性；二分布周圍鋼基體眯华，它使刀具具有較好韌性吸收沖擊庞蠕、防止碎裂能力。

　　碳化鎢（WC）大幅度提高高速鋼切削速度方面貢獻(xiàn)決定性，我個(gè)人看法则菌，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于以后硬質(zhì)合金發(fā)明也具有奠基石作用破卜。如今我們大量使用鎢基硬質(zhì)合金，其主要硬質(zhì)相（對(duì)刀具硬度踏靴、耐磨性其決定作用成分）依然碳化鎢廷前。

　　高速鋼后來(lái)有被稱為“風(fēng)鋼”。我30年前進(jìn)入上海工具廠時(shí)窜无，絕大多數(shù)工人師傅都這么稱呼高速鋼贱甥。學(xué)習(xí)有關(guān)熱處理知識(shí)時(shí)，老師告訴我柄错，其它許多鋼材進(jìn)行淬火時(shí)舷夺，當(dāng)材料被加熱到完全奧氏體相變溫度以后，必須放入水或其它介質(zhì)急速冷卻以得到堅(jiān)硬“馬氏體”組織售貌，如果冷卻速度慢了（例如空氣冷卻）给猾，就會(huì)變成較軟珠光體、滲碳體等組織趁矾，硬度就會(huì)比較低耙册；而高速鋼加熱到“奧氏體”組織后即使空氣冷卻，也會(huì)得到“馬氏體”組織毫捣，即高速鋼能夠“風(fēng)”淬硬详拙，它“風(fēng)鋼”名稱由此而來(lái)。

　　實(shí)踐發(fā)現(xiàn)高速鋼晶粒大小對(duì)高速鋼性能產(chǎn)生著巨大影響蔓同。網(wǎng)站上曾經(jīng)發(fā)過(guò)一份資料饶辙，《W18Cr4V鋼奧氏體晶粒度參考圖》，其號(hào)碼數(shù)字較大高速鋼（如11號(hào)）比號(hào)碼數(shù)字較邪吡弧（如8.5號(hào)）性能優(yōu)越許多弃揽。有資料稱，制備普通高速鋼時(shí)褂省，將熔化鋼水從鋼水包注入鑄模巷卵，使其緩慢冷卻凝固。此時(shí)葵稚，金屬碳化物從溶液析出帘衣，并形成較大團(tuán)塊。高速鋼添加合金含量越多洁席，碳化物團(tuán)塊就越大税则。達(dá)到某一臨界點(diǎn)時(shí)，可形成尺寸極大碳化物團(tuán)塊（直徑可達(dá)40μm）值唉。出現(xiàn)大碳化物團(tuán)塊臨界點(diǎn)根據(jù)鋼錠尺寸以及其它因素而略有不同赡喻，但一般碳化釩含量達(dá)到約4%時(shí)發(fā)生疮肿。通過(guò)對(duì)鋼錠進(jìn)行鍛造、軋制等后續(xù)加工旭手，可以粉碎其一部分碳化物團(tuán)塊家么，但不可能將其完全消除。雖然增加鋼材金屬碳化物顆粒數(shù)量可以改善材料耐磨性耗跛，但隨著合金含量增加裕照，碳化物尺寸及團(tuán)塊數(shù)量也會(huì)隨之增加，這對(duì)于鋼材韌性會(huì)產(chǎn)生極其不利影響调塌，因?yàn)榇筇蓟飯F(tuán)快可能成為產(chǎn)生裂紋起始點(diǎn)晋南。因此，國(guó)外很早就開(kāi)展研究羔砾，追求高速鋼細(xì)晶粮杭洌化。

　　20 世紀(jì)60年代后期姜凄，粉末冶金高速鋼制造工藝瑞典開(kāi)發(fā)成功政溃，并于70年代初期進(jìn)入市場(chǎng)。該工藝可高速鋼加入較多合金元素而不會(huì)損害材料強(qiáng)韌性或易磨性态秧，從而可制成具有高硬度董虱、高耐磨性、可吸收切削沖擊申鱼、適合高切除率加工斷續(xù)切削加工刀具愤诱。粉末冶金高速鋼制備工藝與普通高速鋼制備工藝不同，熔化鋼水不直接注入鑄模捐友，而通過(guò)一個(gè)小噴嘴將其吹入氮?dú)饬鬟M(jìn)行霧化晋粱，噴出霧狀鋼水迅速冷卻為細(xì)小鋼粒（直徑小于1μm）。由于鋼水溶液碳化物快速冷卻過(guò)程來(lái)不及沉淀形成團(tuán)快埋吊，因此獲得鋼粒碳化物顆粒細(xì)小且分布均勻馁惨。將這些鋼粉過(guò)篩后置入一個(gè)鋼桶，并將鋼粉間空氣抽凈形成真空狀態(tài)愈苛，然后高溫业弊、高壓下將鋼桶鋼粉壓制成型，即可得到致密度為100%粉末冶金高速鋼毛坯伶门。這一制備工藝被稱為熱等靜壓 （hotisostaticpressing,HIPing）成型誓籽。然后可對(duì)毛坯進(jìn)行鍛造、軋制等后續(xù)加工强男。利用熱等靜壓成型工藝制備粉末冶金高速鋼碳化物顆粒非常細(xì)小，而且不管其合金含量為多少撼遵，這些碳化物顆粒都可均勻分布于整個(gè)高速鋼基體眨仪。

　　采用粉末冶金高速鋼制備工藝，鋼材生產(chǎn)商可以充分增加鋼金屬碳化物含量，而不會(huì)對(duì)材料韌性或易磨性造成有害影響柑爸。雖然一些偏愛(ài)粉末冶金高速鋼人喜歡將其譽(yù)為高速鋼與整體硬質(zhì)合金“混血兒”吵护，但實(shí)際上它只一種具有尺寸微小碳化物顆粒細(xì)化鋼基體粒子結(jié)構(gòu)高速鋼。不過(guò)表鳍，它確實(shí)將高速鋼良好韌性與硬質(zhì)合金高耐磨性很好地結(jié)合于一身馅而。由于粉末冶金高速鋼碳化物顆粒細(xì)小且分布均勻，因此與碳化物含量相同普通高速鋼相比譬圣，其強(qiáng)韌性大大提高瓮恭。憑借這一優(yōu)勢(shì)，粉末冶金高速鋼刀具非常適合用于切削沖擊大金屬切除率高加工場(chǎng)合（如撓曲切削厘熟、斷續(xù)切削等）屯蹦。此外，由于粉末冶金高速鋼強(qiáng)韌性不會(huì)因金屬碳化物含量增加而削弱绳姨，因此鋼材生產(chǎn)商可以鋼添加大量合金元素登澜，以提高刀具材料性能。

　　同時(shí)飘庄，由于鎢（W）資源屬于戰(zhàn)略性資源脑蠕，現(xiàn)代硬質(zhì)合金又比較大量地使用鎢資源，低鎢高速鋼成為高速鋼研發(fā)一個(gè)方向措暗〉揪冢科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了鉬（Mo）可以作為鎢良好替代品。研究發(fā)現(xiàn)踱孕，高速鋼一份鉬可以與兩份鎢作用基本相當(dāng)讯匈，因此開(kāi)發(fā)出高速鋼另一個(gè)經(jīng)典牌號(hào)W6Mo5Cr4V2（即美國(guó)牌號(hào)M2，國(guó)又有許多人將其簡(jiǎn)稱為6-5-4-2将窗，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為6-5-2）策坏。國(guó)使用M2高速鋼過(guò)程，許多人認(rèn)識(shí)到其熱成形工藝性要比經(jīng)典 W18Cr4V（也稱為18-4-1）更好泻畏。我上海工具廠工作時(shí)烈肉，該廠長(zhǎng)期生產(chǎn)軋制直柄麻花鉆扭制錐柄麻花鉆。我發(fā)現(xiàn)熱成形時(shí)6-5-4-2廢品率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于18-4-1委丈。因此甩高，他們生產(chǎn)熱成形鉆頭時(shí)基本上都使用6-5-4-2。但其它產(chǎn)品上還有許多使用18-4-1什偷，因?yàn)楫?dāng)時(shí)18-4-1似乎價(jià)格更低一些霸督。

　　后來(lái)又研發(fā)了所謂“低合金高速鋼”。當(dāng)時(shí)我覺(jué)得低合金高速鋼有一定生存空間衅疙。低合金高速鋼紅硬性要低于普通高速鋼莲趣，即它允許切削速度比普通高速鋼要低鸳慈。由于涂層技術(shù)出現(xiàn)，傳統(tǒng)加工時(shí)如果使用涂層低合金高速鋼喧伞，涂層減少切削熱產(chǎn)生并阻礙切削熱向刀具傳遞走芋，如果不改變?cè)屑庸?shù)，它應(yīng)該同樣可以使用原來(lái)普通高速鋼切削速度潘鲫。但我現(xiàn)認(rèn)為翁逞，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，提高加工效率應(yīng)該我們首選溉仑，即使傳統(tǒng)機(jī)床上使用高速鋼刀具挖函，材料低合金化并不可取。它現(xiàn)有生存空間應(yīng)該家庭彼念、手工作業(yè)等場(chǎng)合挪圾。至于目前有些生產(chǎn)商為了降低成本，極度降低高速鋼合金含量逐沙。

　　國(guó)外大量發(fā)展含鈷高速鋼（HSS-Co）哲思，后來(lái)國(guó)際上統(tǒng)一認(rèn)定含鈷量2%以上含鈷高速鋼為高性能高速鋼（HSSE）。鈷對(duì)于提高高速鋼性能作用也明顯蔓酣，它能促使碳化物淬火加熱時(shí)更多地溶解基體內(nèi)柴羞，利用高基體硬度來(lái)提高耐磨性。這種高速鋼硬度载甸、熱硬性稳嘁、耐磨性及可磨性都很好。國(guó)際上常規(guī)鈷高速鋼含鈷量通常5%8%齐犀。例如W2Mo9Cr4VCo8（美國(guó)牌號(hào)M42）托习，其特點(diǎn)為含釩量不高（1%），含鈷量高（8%）滥捣，熱處理硬度可達(dá) 67-70HRC虏淋，但也有采取特殊熱處理方法，得到67-68HRC硬度沦昆，使其切削性能（特別間斷切削）得到改善尸查，提高沖擊韌性。鈷高速鋼可制成各種刀具愿凶，用于切削難加工材料效果很好竖伯，又因其磨削性能好，可制成復(fù)雜刀具因宇，國(guó)際上用得很普遍七婴。但國(guó)鈷資源缺乏，鈷高速鋼價(jià)格昂貴察滑，約為普通高速鋼5-8 倍打厘。

　　因此肩袍，國(guó)發(fā)展了鋁高速鋼。鋁高速鋼牌號(hào)為 W6Mo5Cr4V2Al（又稱501鋼）婚惫、W6Mo5Cr4V5SiNbAl、W10Mo4Cr4VAl（又稱5F6鋼）等,主要加入鋁（Al）硅 （Si）魂爪、鈮（Nb）元素先舷，來(lái)提高熱硬性、耐磨性滓侍。適合國(guó)資源情況蒋川，價(jià)格較低。熱處理硬度可達(dá)到68HRC撩笆，熱硬性也不錯(cuò)倡挚。但這種鋼易氧化及脫碳，可塑性筷疹、可磨性稍差蒸拦，仍需改進(jìn)。國(guó)內(nèi)鋁高速鋼工藝沒(méi)有得到普遍解決瞳竖，似乎只有原貴陽(yáng)工具廠（現(xiàn)應(yīng)屬于西南工具總廠）能夠批量生產(chǎn)鋁高速鋼刀具（主要銑刀）蜘把。但目前似乎國(guó)際上，并不認(rèn)為鋁高速鋼可以作為高性能高速鋼乡捧，因?yàn)闆](méi)有證據(jù)表明衅滞，它各方面可以與鈷高速鋼相提并論——雖然個(gè)別領(lǐng)域上可以。

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