低合金高速钢

HSS是英文High speed steels的缩写，相应的中文名是高速钢，高速钢是制造刀具的一种常用材料。

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。

⑴生产制造方法:通常采用电炉生产，曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。

⑵用途:用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。

1870~1898:英国Mushet自硬钢(C2%，W7%，Mn2。5%)，切削中碳钢速度达到8m/min;

1898~1900:美国F。W。Taylor和英国M。White发明接近钢熔点的高温淬火和高温回火，并以Cr-W钢 (C1。85%，W8%，Cr3。8%)取代Mushet的Mn-W自硬钢，从而创立了高速钢。切削中碳钢的切削速度达20 m/min。1900年在巴黎国际博览会上表演高速切削成功;

1903:出现现代高速钢的原始成 分(%):C 0。7、W14、Cr4;

1904:美国John Mathew向高速钢中加入0。3%V;

1906:试用电炉冶炼高速钢;

1910:确立T1(W18Cr4V)钢成分(C 0。75% 、W18%、Cr4。0%、V1。0%)，切削中碳钢速度达30 m/min;

1912:德国Becker向钢中加入3%~5%Co，提高了钢的热硬度;

1918:3t电弧炉试炼高速钢成功，替代了坩埚炉，得以生产较大尺寸的钢锭和钢材;

1923:加入钴量达12%~15%，切削速度达40 m/min以上;

1932:美国J·V·Emmons发明以Mo代替W的高钼钢M1;

1937:美国W·Breelor发明W-Mo系列钢M2;

1939:美国J·P·Gill发明高碳高钒钢，称Super HSS，含钒3%~5%，淬回火硬度达HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差;

1953:出现加硫(0.05%~0.2%)易切削高速钢;

1958~1963:平衡碳原理提出与应用，美国发明M40系列钢，硬度达到HRC70的超硬(Extra-hard)钢，最早为M41和M42;

1965:美国Crucible Steels公司发明粉末冶金法生产高速钢;

1970:瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速钢投产，电渣重熔高速钢开始用于大截面材生产，高速钢用于高载荷冷作模具日益增多;

1980:氮化钛涂层的物理气相沉积法(PVD)成功用于部分高速钢刀具，使用寿命成倍提高，对高速钢的应用和发展具有重要意义;

1990:粉末高速钢新钢种热处理硬度达HRC70-72，综合性能优良的低合金高速钢重新受到重视和发展，替代部分通用高速钢，以节约 合金资源。

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%。

一、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%)。

二、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。

规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。

一、化学成分

含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素

二、物理性能

高速钢一般不做抗拉强度检验，而以金相、硬度检验为主。钨系和钼系高速钢经正确的热处理后，洛氏硬度能达到63以上，钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松，一般疏松应小于1级。金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。高速钢中碳化物不均匀度对质量影响最大，如今冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求，通常情况下应小于3级。用高速钢制造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外，还有一个重要因素是具有红硬性。红硬性是指刀具在高速切削时，刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580~650℃，保温1小时，然后冷却，这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点，如钨系高速钢为1210~1240℃，高钼系高速钢为1180~1210℃。淬火后一般需在 540~560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命，可对其表面进行强化处理，如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。

检验高速钢碳化物不均匀度与试样的腐蚀时间有关。有关标准中只提出腐蚀要适当不能过腐蚀，这一点往往被人们所忽视。实践证实，如果发生了过腐蚀，就会将碳化物染黑，表现出不均匀程度改善的假相，就可能将质量不好的高速钢误判为优质钢，这一点尤为重要。

一、生产厂家

在中国，上钢五厂、河冶科技是生产高速钢的主要生产厂家

二、进口产地

中国主要从日本、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。

三、其它产品

HSS-High Strength Steel高强度钢

AHSS--Advanced High Strength Steel先进高强度钢。

UHSS--Ultra High Strength Steel超高强度钢。