合金工具钢课件
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10，锻后必须缓冷，以免开裂。
合金工具钢
合 金 工 具 钢
图6-4 高速钢的铸态组织
合金工具钢
3．高速钢的热处理 高速钢的热处理包括退火、淬火和回火，其 特点是退火温度低，淬火温度高，回火温度 高且次数多。 （1）退火。为了消除坯料在锻造时产生的内 应力，降低硬度，细化晶粒，为切削加工和 淬火作准备，高速钢在锻后必须及时进行球 化退火。退火温度为 Ac1＋ 30～50℃，退火 后的组织为索氏体和粒状合金碳化物，硬度 为207~255HBS。
合 金 工 具 钢
合金工具钢 （2）淬火。 高速钢的淬火加热温度很高（1200～1300℃）， 目的是为了使碳化物尽可能多地溶入奥氏体， 从而提高淬透性、回火稳定性和热硬性。由于 高速钢的导热性较差，故淬火加热时必须进行 一至二次预热。如图 6-5所示。 高速钢淬火后的组织是隐晶马氏体、粒状碳化 物及 25％左右的残余奥氏体，如图6-6所示。
合金工具钢
（一）低合金刃具钢
1．化学成分和性能
合 金 工 具 钢
低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上
加入少量合金元素的钢。其ωC ＝0.75
％～1.5％的范围内，以保证钢的淬硬
性和形成合金碳化物的需要。加入的合
金元素主要有硅、锰、铬、钨、钒等。
合金工具钢
合 金 工 具 钢
其中硅、锰、铬的主要作用是提高钢 的淬透性，增加钢的强度；钨和钒形 成碳化物，细化晶粒并提高钢的硬度、 耐磨性和热硬性。因此，低合金工具 钢的淬透性比碳素工具钢好，淬火冷 却可在油中进行，使变形和开裂倾向 减小。但由于合金元素的加入量不大， 故钢的热硬性仍不太高，一般工作温 度不得高于300℃。
从马氏体和残余奥氏体中析出，呈弥散分布，
使钢的硬度明显上升；同时由于残余奥氏体转 变成马氏体，也使硬度上升，从而形成二次硬
化，保证了钢的高硬度、高耐磨性及热硬性。
合金工具钢
进行多次回火，其目的是为了逐步减
合 金 工 具 钢
少残余奥氏体的量和消除内应力。高 速钢回火后的组织为回火马氏体、粒 状碳化物和少量（体积分数为1％～ 2％）残余奥氏体，如图6-7所示，硬 度可达63～66HRC。
合金工具钢 1．高速钢的成分特点
高速钢的含碳量较高， ωC在0.75％~1.60％的
合 金 工 具 钢
范围内，并含有大量的碳化物形成元素钨、钼、
铬、钒等。高的碳含量是为了在淬火后获得高 碳马氏体，并保证形成足够的碳化物，从而保 证其高硬度、高的耐磨性和良好的热硬性。 钼和钨提高热硬性，铬提高淬透性，钒提高硬
合金工具钢
合金工具钢的成分特点、性能特点及
合 金 工 具 钢
应用，了解各种常用的合金工具钢。
合金工具钢
一、合金刃具钢
合 金 工 具 钢
ຫໍສະໝຸດ Baidu二、合金模具钢
三、合金量具钢
合金工具钢
一、合金刃具钢
合金刃具钢主要用来制造刀具，如车刀、
合 金 工 具 钢
铣刀、钻头、丝锥等。对刃具钢的性能 要求是：高的硬度和耐磨性，高的热硬 性，足够的强度、塑性和韧性。 合金刃具钢又分为低合金刃具钢和高速 钢两类。
合 金 工 具 钢
ωCr＝11％～13％），具有高硬度、高强度
和极高的耐磨性，并具有极好的淬透性（油 淬直径达200mm），淬火变形小。但淬火后 残余奥氏体量较多。
合金工具钢
合 金 工 具 钢
（2）锻造 Cr12型钢属于莱氏体钢，网状共晶碳 化物的不均匀分布将使模具变脆。因此， 要通过反复锻造来消除碳化物的不均匀 性。锻造后应缓冷，然后进行预先热处 理——球化退火，以消除锻造内应力、 降低硬度，为后续工序做准备。
合 金 工 具 钢
合金工具钢
合 金 工 具 钢
图6-5 W18Cr4V钢的淬火、回火工艺曲线
合金工具钢
合 金 工 具 钢
图6-6 W18Cr4V钢淬火后 的组织（400×）
合金工具钢
（3）回火。 高速钢淬火后应立即回火，一般性550～
570℃回火三次。
合 金 工 具 钢
在此温度范围内回火时，钨、钼、钒的碳化物
合金工具钢
2．热处理和应用
刃具毛坯锻造后的预先热处理采用球化退火，
切削加工后的最终热处理采用淬火和低温回火。
合 金 工 具 钢
最终热处理后的组织为细回火马氏体、粒状合 金碳化物及少量的残余奥氏体，一般硬度可达 60～65HRC。
9SiCr是最常用的低合金刃具钢，被广泛用来
制造各种薄刃工具，如板牙、丝锥、铰刀等。
合 金 工 具 钢
合金工具钢
1．小型冷作模具钢
冷作模具钢的化学成分、热处理特点也
合 金 工 具 钢
基本上与刃具钢相似。对于小型冷作模
具，可用碳素工具钢和低合金刃具钢制
造。如 T10A、9SiCr、 CrWMn、
9Mn2V等。其热处理一般是球化退火、
淬火和低温回火 .
合金工具钢
２．大型冷作模具钢（Cr12型钢） （1）成分 对于大型模具常用Cr12型钢制造。Cr12型钢 是最常用的冷作模具钢，牌号有Cr12和 Cr12MoV等。 其成分特点是高碳高铬（ ωC =1.45％~2.3％、
合金工具钢
合 金 工 具 钢
合金工具钢
合 金 工 具 钢
（二）高速钢 用高速钢制作的刃具在使用时，能以比低 合金刃具钢刀具更高的切削速度进行切削， 因而被称为高速钢。它的特点是热硬性高 达600℃，切削时能长时间保持刃口锋利， 故又称为“锋钢”，并且还具有高的强度、 硬度和淬透性。淬火时在空气中冷却即可 得马氏体组织，因此，又俗称为“风钢”、 “白钢”
合金工具钢
合 金 工 具 钢
图6-7 W18Cr4V钢淬火回火 后的组织（400×）
合金工具钢
4．常用的高速钢
合 金 工 具 钢
高速钢的种类很多，应用最多的 有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和 W9Mo3Cr4V三种。
合金工具钢 二、合金模具钢 （－）冷作模具钢 冷作模具钢用于制造使金属在冷态下产生变形 的模具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模、拉丝 模等。这些模具在工作中要承受很大的压力、 弯曲力、冲击力和强烈的摩擦。因此，冷作模 具钢的性能要求与刃具钢相似，要求具有高的 硬度（58～62HRC）和耐磨性，足够的强度和 韧性，同时要求热处理变形小。
度耐磨性未溶的VC阻碍奥氏体晶粒长大.
合金工具钢
2．高速钢的锻造 高速钢铸态组织中含有大量的鱼骨状碳化
合 金 工 具 钢
物（见图6-4），分布很不均匀，显著降
低了钢的力学性能，特别是韧性。而且用
热处理方法不能根本改变碳化物的分布状
态，只能用反复锻造的方法将碳化物打碎，
并使其尽可能均匀分布。锻造比最好大于
合金工具钢
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图6-4 高速钢的铸态组织
合金工具钢
3．高速钢的热处理 高速钢的热处理包括退火、淬火和回火，其 特点是退火温度低，淬火温度高，回火温度 高且次数多。 （1）退火。为了消除坯料在锻造时产生的内 应力，降低硬度，细化晶粒，为切削加工和 淬火作准备，高速钢在锻后必须及时进行球 化退火。退火温度为 Ac1＋ 30～50℃，退火 后的组织为索氏体和粒状合金碳化物，硬度 为207~255HBS。
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合金工具钢 （2）淬火。 高速钢的淬火加热温度很高（1200～1300℃）， 目的是为了使碳化物尽可能多地溶入奥氏体， 从而提高淬透性、回火稳定性和热硬性。由于 高速钢的导热性较差，故淬火加热时必须进行 一至二次预热。如图 6-5所示。 高速钢淬火后的组织是隐晶马氏体、粒状碳化 物及 25％左右的残余奥氏体，如图6-6所示。
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（一）低合金刃具钢
1．化学成分和性能
合 金 工 具 钢
低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上
加入少量合金元素的钢。其ωC ＝0.75
％～1.5％的范围内，以保证钢的淬硬
性和形成合金碳化物的需要。加入的合
金元素主要有硅、锰、铬、钨、钒等。
合金工具钢
合 金 工 具 钢
其中硅、锰、铬的主要作用是提高钢 的淬透性，增加钢的强度；钨和钒形 成碳化物，细化晶粒并提高钢的硬度、 耐磨性和热硬性。因此，低合金工具 钢的淬透性比碳素工具钢好，淬火冷 却可在油中进行，使变形和开裂倾向 减小。但由于合金元素的加入量不大， 故钢的热硬性仍不太高，一般工作温 度不得高于300℃。
从马氏体和残余奥氏体中析出，呈弥散分布，
使钢的硬度明显上升；同时由于残余奥氏体转 变成马氏体，也使硬度上升，从而形成二次硬
化，保证了钢的高硬度、高耐磨性及热硬性。
合金工具钢
进行多次回火，其目的是为了逐步减
合 金 工 具 钢
少残余奥氏体的量和消除内应力。高 速钢回火后的组织为回火马氏体、粒 状碳化物和少量（体积分数为1％～ 2％）残余奥氏体，如图6-7所示，硬 度可达63～66HRC。
合金工具钢 1．高速钢的成分特点
高速钢的含碳量较高， ωC在0.75％~1.60％的
合 金 工 具 钢
范围内，并含有大量的碳化物形成元素钨、钼、
铬、钒等。高的碳含量是为了在淬火后获得高 碳马氏体，并保证形成足够的碳化物，从而保 证其高硬度、高的耐磨性和良好的热硬性。 钼和钨提高热硬性，铬提高淬透性，钒提高硬
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合金工具钢的成分特点、性能特点及
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应用，了解各种常用的合金工具钢。
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一、合金刃具钢
合 金 工 具 钢
ຫໍສະໝຸດ Baidu二、合金模具钢
三、合金量具钢
合金工具钢
一、合金刃具钢
合金刃具钢主要用来制造刀具，如车刀、
合 金 工 具 钢
铣刀、钻头、丝锥等。对刃具钢的性能 要求是：高的硬度和耐磨性，高的热硬 性，足够的强度、塑性和韧性。 合金刃具钢又分为低合金刃具钢和高速 钢两类。
合 金 工 具 钢
ωCr＝11％～13％），具有高硬度、高强度
和极高的耐磨性，并具有极好的淬透性（油 淬直径达200mm），淬火变形小。但淬火后 残余奥氏体量较多。
合金工具钢
合 金 工 具 钢
（2）锻造 Cr12型钢属于莱氏体钢，网状共晶碳 化物的不均匀分布将使模具变脆。因此， 要通过反复锻造来消除碳化物的不均匀 性。锻造后应缓冷，然后进行预先热处 理——球化退火，以消除锻造内应力、 降低硬度，为后续工序做准备。
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图6-5 W18Cr4V钢的淬火、回火工艺曲线
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图6-6 W18Cr4V钢淬火后 的组织（400×）
合金工具钢
（3）回火。 高速钢淬火后应立即回火，一般性550～
570℃回火三次。
合 金 工 具 钢
在此温度范围内回火时，钨、钼、钒的碳化物
合金工具钢
2．热处理和应用
刃具毛坯锻造后的预先热处理采用球化退火，
切削加工后的最终热处理采用淬火和低温回火。
合 金 工 具 钢
最终热处理后的组织为细回火马氏体、粒状合 金碳化物及少量的残余奥氏体，一般硬度可达 60～65HRC。
9SiCr是最常用的低合金刃具钢，被广泛用来
制造各种薄刃工具，如板牙、丝锥、铰刀等。
合 金 工 具 钢
合金工具钢
1．小型冷作模具钢
冷作模具钢的化学成分、热处理特点也
合 金 工 具 钢
基本上与刃具钢相似。对于小型冷作模
具，可用碳素工具钢和低合金刃具钢制
造。如 T10A、9SiCr、 CrWMn、
9Mn2V等。其热处理一般是球化退火、
淬火和低温回火 .
合金工具钢
２．大型冷作模具钢（Cr12型钢） （1）成分 对于大型模具常用Cr12型钢制造。Cr12型钢 是最常用的冷作模具钢，牌号有Cr12和 Cr12MoV等。 其成分特点是高碳高铬（ ωC =1.45％~2.3％、
合金工具钢
合 金 工 具 钢
合金工具钢
合 金 工 具 钢
（二）高速钢 用高速钢制作的刃具在使用时，能以比低 合金刃具钢刀具更高的切削速度进行切削， 因而被称为高速钢。它的特点是热硬性高 达600℃，切削时能长时间保持刃口锋利， 故又称为“锋钢”，并且还具有高的强度、 硬度和淬透性。淬火时在空气中冷却即可 得马氏体组织，因此，又俗称为“风钢”、 “白钢”
合金工具钢
合 金 工 具 钢
图6-7 W18Cr4V钢淬火回火 后的组织（400×）
合金工具钢
4．常用的高速钢
合 金 工 具 钢
高速钢的种类很多，应用最多的 有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和 W9Mo3Cr4V三种。
合金工具钢 二、合金模具钢 （－）冷作模具钢 冷作模具钢用于制造使金属在冷态下产生变形 的模具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模、拉丝 模等。这些模具在工作中要承受很大的压力、 弯曲力、冲击力和强烈的摩擦。因此，冷作模 具钢的性能要求与刃具钢相似，要求具有高的 硬度（58～62HRC）和耐磨性，足够的强度和 韧性，同时要求热处理变形小。
度耐磨性未溶的VC阻碍奥氏体晶粒长大.
合金工具钢
2．高速钢的锻造 高速钢铸态组织中含有大量的鱼骨状碳化
合 金 工 具 钢
物（见图6-4），分布很不均匀，显著降
低了钢的力学性能，特别是韧性。而且用
热处理方法不能根本改变碳化物的分布状
态，只能用反复锻造的方法将碳化物打碎，
并使其尽可能均匀分布。锻造比最好大于