高速钢(HSS)是工具钢的一种,它具有高硬度、高耐磨性和良好的耐热性。高速钢又可以称为工具钢或者锋钢,俗称白钢,意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化。高速钢是一种成分复杂的合金钢,含有钨、钼、铬、钴等碳化物形成元素。合金元素总量可达10%~25%左右。高速钢在高速切削产生高热情况下仍能保持高的硬度,这就是高速钢的最主要特性:红硬性。87176
而碳素工具钢晶淬火和低温回火以后,在室温下虽然有很高的硬度,但当温度高于200℃时,硬度便急剧降低,在500℃时硬度已经下降到与退货状态相似的程度,完全丧失了切削金属材料的能力,这就限制了碳素钢作为切削工具的可能性。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:钨系高速钢(含钨9~18%);钨钼系高速钢(含钨5~12%,含钼2~6%);高钼系高速钢(含钨0~2%,含钼5~10%);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;钴高速钢(含钴5~10%)。
除用熔炼方法生产的高速钢外,20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢,它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。
粉末冶金高速钢(以下简称为PMHSS)是高速钢中的优质钢种,与其他高速钢相比它的性能更为优异。目前在我国高速钢市场上同时存在着三种粉末冶金高速钢,也可以分为三代,这三种粉末冶金高速钢的化学成分相同,但是质量、性能却有着差别。论文网
第一代粉末冶金高速钢是20世纪70年代在美国和瑞典投入生产,这一代粉末冶金高速钢中的夹杂物含量还有待减少。第二代粉末冶金高速钢的化学成分与第一代相同,但因为采用了ESH电渣加热法技术,使得第二代粉末冶金高速钢的夹杂物含量大幅减少,而高速钢的抗弯强度却显著提升。进入21世纪以后,两家欧洲国家的钢厂又在原有的技术上进行了改进。主要是对钢粉进行筛选,使钢粉颗粒更加细小,而夹杂物的含量也大幅减少。得到的第三代粉末冶金高速钢与第二代相比,抗弯强度再一次显著提高,第三代与第一、第二代粉末冶金高速钢的化学成分仍然相同[8]。粉末冶金高速钢
目前高速钢常常被用来制造轧辊,这主要是因为其高硬度、高强度、高耐磨性和优越的热硬性。在上世纪80年代末日本首先使用了铸造高速钢轧辊,在降低换辊次数和生产成本,提升轧制生产效率和质量方面,高速钢轧辊要比高铬铸钢轧辊及麻口细晶粒合金铸铁轧辊要优秀很多[9]。
与高铬铸铁轧辊相比高速钢的特点有碳化物硬度高、较好的热稳定性、良好的淬透性、优良的强韧性、良好的形成氧化膜的能力、良好的抗热裂性、良好的耐磨性、优秀的表面质量、延长轧制周期的能力。因此,在未来高速钢有很大的可能完全取代高铬铸铁轧辊。高速钢轧辊的有点主要有[10]:
(1)良好的耐磨性。高速钢含有较多的碳元素和合金元素,因此在冷却凝固或者热处理过程中容易形成一次碳化物或二次碳化物,这是其硬度升高的重要原因。
(2)良好的热稳定性。高速钢中含有大量的Mo、W、V、Cr及Nb等元素,这些合金元素能提高高速钢的热稳定性。所以在600℃的工作条件下高速钢轧辊仍然能够继续工作并保持500HV以上的显微硬度。各种合金元素中钴元素对提升高速钢热稳定性效果最明显。