1910年,一位英国人这样写道:“在1900年巴黎博览会上,一些工程师看到了一部高速运转的车床,上面装有一个工具,正用它尖头的炽热消除一个暗蓝色 碎片,工程师们意识到他们亲眼见证了工具钢和机床方面的一个革命的开始。”巴黎的这件展览品是匹兹堡伯利恒钢铁公司的产品,它正是泰勒和怀特所进行的试验的刀具材料,是由制造时经过一种热处理的铬钨钢制成的,其车削速度比碳钢高出十几倍。尽管刀具由于与工件磨擦生热而呈暗红色,但却锋利不减,削铁如泥,观众无不瞠目结舌。此后,这种钢就获得了“高速钢(high-speed steel)”的美名。
高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70~1.65%之间。含合金元素量较多,总量可达10~25%。按所含合金元素不同可分为:①钨系高速钢(含钨 9~18%);②钨钼系高速钢(含钨5~12%,含钼2~6%);③高钼系高速钢(含钨0~2%,含钼5~10%);④钒高速钢,按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒 1~2%)和高含钒量(含钒2.5~5%)的高速钢;⑤钴高速钢(含钴 5~10%)。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。①通用型高速钢:主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具(如滚刀、插齿刀、拉刀),常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC68~70),主要用于制造切削难加工金属(如高温合金、钛合金和高强钢等)的刀具,常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
通用钢
钢号:W18Cr4V(W18)
硬度HRC:62-65
抗弯强度/GPa:3.0-3.4
冲击韧性/(MJm²):0.18-0.32
600℃时的硬度HRC:48.5
特点:强度较好,可磨性好,可用普通钢玉砂轮磨削,耐热性中等,热塑性差
主要用途:通用性强,广泛用于制造钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具及拉刀等。
100年前,美国机械工程师泰勒(F.W Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)在经过广泛而系统的切削试验之后,确立了切削用高速钢的zui佳成分W18Cr4V(C 0.75%,W 18%,Cr 4.0%,V 1.0%),当时切削中碳钢速高速钢dao具度为30m/min,比之前提高了十几倍。这一成果带来了机械加工的划时代革命,也因此使得刀具材料在进入19世纪后呈现出异乎寻常的发展速度,创造了前所未有的辉煌。100年来,尽管不断出现各种新的刀具材料,但高速钢依然没有被历史所淘汰,一直沿用并发展至今,甚至曾长期 占据霸主地位。