合金工具钢

工具钢是制造刃具、量具、模具等各种工具用钢的总称。工具钢应具有高硬度、高耐磨性、高淬透性和足够的强度、韧性。合金工具钢中ωS、ωP均小于0.03%，故合金工具钢都是高级优质钢。

1.合金刃具钢

性能要求

合金刃具钢用来制造各种切削刀具，如车刀、铣刀、铰刀等。由于刃具在切削过程中既承受切削力、切削热的作用，又受到强烈的摩擦，故要求刃具钢具有如下性能：

(1) 高的硬度和耐磨性。

(2) 足够的强度和一定的韧性 保证刃具不断裂或崩刃。

(3) 高的红硬性 刀具刃部受热后，仍能保持高硬度的能力称为红硬性。

2.低合金刃具钢

(1) 成分特点 低合金刃具钢ωC=0.9％～1.5％，加入Si、Cr、Mn等元素可提高钢的淬透性和回火稳定性，使其在230～260℃回火后硬度仍保持在60HRC以上。加入强碳化物形成元素W、V等形成WC、VC、V4C3等特殊碳化物，提高钢的红硬性和耐磨性。

(2) 热处理特点 低合金刃具钢的预先热处理为球化退火，以改善切削性能。最终热处理为淬火后低温回火，组织为细小回火马氏体、粒状合金碳化物、少量残余奥氏体，硬度一般为60～65HRC。

常用合金刃具钢的牌号有9SiCr、9Mn2V、CrWMn。

3.高速钢

高速钢是高合金刃具钢中的重要钢种，与低合金刃具钢相比，它具有两个显著特点，即淬透性好、红硬性高。截面尺寸不大的刃具，淬火时在空气中冷却即能淬透，切削温度高达600℃时，硬度仍无明显下降。

(1) 成分特点 高速钢的ωC=0.7%～1.65%，并含有大量的强碳化物形成元素Cr、W、Mo、V等。

(2) 热处理特点 高速钢的铸态组织中出现了莱氏体组织，属于莱氏体钢，莱氏体中共晶合金碳化物呈粗大的鱼骨状，无法用热处理消除，只有采用反复锻击的办法将其击碎，并均匀分布在基体上。

高速钢锻压后采用球化退火。退火后组织为索氏体、细粒状碳化物，硬度为207～255HBS。球化退火的目的是消除锻造应力，降低硬度，改善切削加工性能，并为淬火作组织准备。

高速钢最终热处理为淬火、560℃三次回火。它的淬火温度很高，W18Cr4V为1270～1280℃，W6Mo5Cr4V2为1210～1230℃，使合金元素最大限度地溶入奥氏体中，淬火后，使马氏体中合金元素含量提高，红硬性提高。当温度大于1000℃时，W和Cr的溶入量显著增加，但温度过高，导致奥氏体晶粒粗大，残余奥氏体增加，力学性能降低。