碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。

基本信息
中文名称
skh51


又名
风钢或锋钢


 
类别
成分复杂的合金钢


成分
含有钨、钼、铬等碳化物形成元素


概述
又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10~25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性--红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。


高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860~880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800~850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加 热到淬火温度1190~1290℃(不同牌号实际使用时温度有区别)，后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2~3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。


化学成分
SKH51属高速钢，日本JIS的牌号，等同于德国DIN的1.3343，美国的M2。



C 0.80~0.9


Mn 0.15~0.40


Si 0.2~0.45


Cr 3.80~4.4


Mo 4.5~5.5


V 1.75~2.2
W 5.5~6.75


P ≤0.030


S ≤0.030


Ni ≤0.3


Cu ≤0.25


特性
高红热硬度、高耐磨耗性与切削能力、高冲击韧性、晶粒细致均匀，韧性高。SKH-51模具钢材为钨钢高速度钢，宜于制造强力切割用耐磨，耐冲击各种工具，高级冲模，螺丝模，较需韧性及形状繁杂工具，铣刀，钻头等。


①W-MO系(6-5-2型)高速度工具钢最有普遍性，尤其是SKH51是在世界上用量很多，代替于W型高速度工具钢SKH2.


②碳化物组织细微，整齐，分布良好。而且组织均匀。所以耐磨性和韧性方面比较均衡。特别因为仅是碳含量上的增加或减少，因此不损坏高温特性，可连续且大幅度改变钢材性质。需要韧性时低碳素钢种适用，对硬度、耐磨性有要求的情况下适合选用高碳素钢钟。


③富有热作、冷作可塑性，被削性和研磨性也良好。


用途
刀具业:刮刀、滚齿刀、铣刀、钻头等


锻造业:锻造模具


螺丝业:六角等打头成型模、牙攻、冲头


热处理温度及参考办法:


退火:温度800~880℃，以10~20℃/Hr炉冷至约600℃，硬度在HB269以下;


应力消除:温度650~750℃，炉中冷却


淬火:


预热1:温度550~600℃，每25mm保持30分钟


预热2:温度850~900℃，每1mm保持20 ~30秒


预热3:温度1050~1100℃，每1mm保持20~30秒，适于大型复杂工件


奥斯田铁化:温度1170~1240℃,每1mm保持10~15秒


淬火介质:油、热浴、空气或气体;


回火:


温度540~570℃，每25mm保持60分钟以上，回火次数3次以上，硬度HRC64以上。


中碳钢一般不作为模具主材使用，只作为附件材料使用。


模具顶杆一般采用碳素工具钢，如采用T10A钢材，值得注意的是采取盐水-油双液淬火时弯曲变形大，应改用硝盐浴分级淬火、碱浴Ms分级淬火或碱浴分级淬火三种方法，使顶杆硬度达53-58HRC，可减少顶杆的淬火弯曲变形。