耐磨性。为了防止刃具在切削过程中因温度升高而使硬度下降,刃具钢必须具有高的热硬 性。若在马氏体基体上分布着稳定性高、弥散度大的特殊碳化物颗粒,则既能显著提高刃 具钢的耐磨性,又能保证刃具钢具有足够的热硬性。为了防止刃具由于冲击、振动负荷的 作用而发生崩刃或折断,刃具钢还必须具有足够的塑性和韧性。
模具钢是用来制造各种锻造、冲压或压铸成型工件模具的钢种。根据模具的工作条件, 模具钢分为冷总模具钢和热作模具钢。冷作模具钢是指在常温下使金属变形的模具钢,它 的工作条件和刃具有些相似,但因被加工材料在冷态下变形,故变形抗力大。金属在变形 时,模具工作面与工件之间产生强烈的摩擦作用,这就要求模具必须具有高的强度、高的 硬度、高的耐磨性以及足够的韧性。此外,模具钢还应具备良好的工艺性能,最重要的是 淬透性要高,淬火变形和开裂倾向要小。热作模具钢应具有足够的高温硬度和高温强度, 即要求钢具有高的耐回火性。热作模具的工作特点是:在一定的负荷下使炽热的固态金属 产生塑性变形,或使高温液态金属压铸成形[4]。热作模具钢在工作时还承受很大的冲击力和 较大的摩擦、磨损,因此热作模具钢必须具备良好的耐磨性和一定的韧性。热作模具在每 次使热金属成型之后需用水、油或空气冷却,模膛表面金属由于反复急冷急热产生交变热 应力作用而引起的龟裂现象称为热疲劳。因此。热作模具钢应当具有高的抗热疲劳性能和 抗氧化能力。热作模具工作环境恶劣,其主要失效形式有:热裂、整体开裂、热冲蚀、热 磨损以及焊合[5]。热作模具有时尺寸较大,会使整个截面性能不均匀,这就要求热作模具钢 应具有高的淬透性,以及较小的热处理变形的能力。
量具钢是用以制造卡尺、千分尺、块规等各种度量工具的钢种。量具在使用和存放过 程中保持其尺寸精度是量具钢最基本的性能要求。为此,量具钢必须具有高的尺寸稳定性。 热处理后的钢由于残留奥氏体转变、马氏体分解及残留应力作用会导致尺寸变化。因此, 精密量具必须尽量减少不稳定组织并降低内应力。量具在使用中常与被测工件接触。易发 生磨损和碰撞,因而要求量具有高的硬度和耐磨性,并有一定的任性。对于某些量具而言, 实际测量时与被测工件密切贴合,对表面的清洁程度要求较高。正因如此,量具钢不仅要 具有高的硬度,制造的钢材还要选用纯净并且致密的组织成分,选用钢材中切勿有粗大碳 化物或大块非金属夹杂物。此外,量具钢还应具有一定的淬透性,较小的淬火变形和良好 的耐蚀性。
1。2。2 工具钢性能要求
各类工具钢会在不同工作条件下使用,用途不同使得对其性能的要求也不尽相同。但
各类工具钢除了具有各自的特殊性能之外,在使用性能及工艺性能上亦有许多共同的要求。 高硬度和高耐磨性是工具钢最重要的性能要求之一。工具材料应具有足够高的硬度和耐磨 性是,这样在进行切削加工或成型的时候才不会在应力载荷下,使工具的外观尺寸发生变 形。高硬度是保证高耐磨性的必要条件。而耐磨性的高低除了与硬度有关以外,还取决于 碳化物的类型、形态、大小、数量和分布。为使工具钢,尤其是刃具钢具有足够高的硬度, 一般采用高碳钢,其碳含量ωc=0。65%~1。35%,热处理后的硬度可达 60~65HRC。为使钢 具有足够高的耐磨性,还必须增加钢中碳化物的数量。含有特殊碳化物的钢,其耐磨性远 远高于只含有渗碳体的钢。此外。大量坚硬的碳化物细小均匀地分布可进一步提高钢的耐 磨性。为此,工具钢中必须加入较多的强碳化物形成元素以形成 M7C3、MC 等类型的特殊 碳化物,并采用合理的热处理工艺使得工具钢强韧化。多年以来,热处理是引起模具失效 的主要原因。