高速工具鋼的組成結構是什么？

快速工具鋼是一種高碳高合金工具鋼，wC=0.70~1.25%，常用合金元素為W、Mo、Cr、V等，其中W、Mo、V是提高鋼熱硬性的主要元素，V可以形成高硬度的碳化物，顯著提高鋼的硬度及耐磨性，Cr提高了淬透性。W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2,W9Mo3Cr4V是高速鋼中較為常用的三種鋼號，其產量占國內現有產量的95%以上。

以碳、鎢、鉬、鉻、釩、鈷為主(zhu)要成(cheng)分，具體作用如下：

炭通常含碳量(liang)在0.70~1.65%，以確保足(zu)夠(gou)的碳能與多種生成(cheng)碳化物元素相結合。平衡碳(Cs)近似計算公式(shi)通常用于(yu)獲(huo)得較(jiao)好的二(er)次硬化效果：

Cs%=0.033W%+0.063Mo%+0.060Cr%+0.200V%

式中Cs是(shi)假設W、Mo、Cr、V與C形成W2C（或Fe4W2C)、Mo2C（或Fe4Mo2C)、Cr26C6、V4C3時碳與各元素(su)的(de)(de)定比關系而定出的(de)(de)。當鋼(gang)中含(han)碳量(liang)(liang)逐漸接近Cs時，二次硬化(hua)效應(硬度(du)和紅(hong)硬性)也(ye)逐漸升高(gao)至較大(da)值，而韌(ren)性則下(xia)降(jiang)。因(yin)此，只有超(chao)硬高(gao)速(su)(su)鋼(gang)的(de)(de)碳含(han)量(liang)(liang)接近Cs。為(wei)了(le)保持通用高(gao)速(su)(su)鋼(gang)的(de)(de)高(gao)韌(ren)性，碳含(han)量(liang)(liang)一(yi)般低(di)(di)于(yu)(yu)Cs0.15~0.30%。對于(yu)(yu)低(di)(di)負荷低(di)(di)合金高(gao)速(su)(su)鋼(gang)，實際碳含(han)量(liang)(liang)可(ke)能超(chao)過Cs。

鎢鉬高(gao)(gao)速鋼(gang)在退火(huo)過(guo)程(cheng)中(zhong)產生二次硬(ying)化(hua)(hua)的基本合(he)金(jin)元素。鎢和鉬的作用(yong)類似，其原子量(liang)(liang)大約是(shi)(shi)W的一(yi)(yi)半，一(yi)(yi)般可(ke)(ke)用(yong)1%氧代替2%W。M6C(M代表金(jin)屬)是(shi)(shi)高(gao)(gao)速鋼(gang)中(zhong)重要的碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)，是(shi)(shi)一(yi)(yi)種以Fe、Mo、W為主(zhu)的復合(he)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)溶，回火(huo)時分散沉(chen)淀M2C碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)，加(jia)強鋼(gang)，提高(gao)(gao)硬(ying)度和耐(nai)(nai)磨性(xing)(xing)。剩(sheng)余(yu)未溶性(xing)(xing)M6C碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(主(zhu)要來自共(gong)晶碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu))可(ke)(ke)防止(zhi)淬(cui)火(huo)加(jia)熱時晶粒(li)(li)生長，增加(jia)耐(nai)(nai)磨性(xing)(xing)。高(gao)(gao)含(han)鉬量(liang)(liang)鑄態共(gong)晶碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)更(geng)細、更(geng)容易(yi)加(jia)工破碎、分布更(geng)均勻(yun)、粒(li)(li)度更(geng)小、熱塑性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)也更(geng)高(gao)(gao)；但(dan)含(han)鉬的鋼(gang)更(geng)容易(yi)脫碳(tan)(tan)(tan)，淬(cui)火(huo)過(guo)熱敏感性(xing)(xing)也更(geng)強，鎢鋼(gang)在此(ci)方面(mian)與其相反(fan)。適當(dang)地配合(he)鎢鉬，可(ke)(ke)得到綜合(he)性(xing)(xing)能較好的鋼(gang)種。

高速工具鋼廠家為了保證鋼的高淬透性，各種高速鋼中都含有大約4%的鉻。鋼中鐵鉻生成M26C6碳化物，鉻在M6C和MC中也能溶解形成合金碳化物，促使這些難溶碳化物在淬火過程中更易固溶。在回火過程中，淬火馬氏體中含有足夠多的碳和合金元素，有利于M2C和MC的大量沉淀。因此鉻對二次硬化也有間接作用。另外，4%的鉻對高速鋼的抗氧化性能也有很大影響。

釩所有高速鋼都含釩1%以上。碳化釩淬火加熱時可部分固溶，回火時沉淀分散的MC型碳化釩，有效增強二次硬化效果；不溶性碳化釩有助于防止淬火加熱時晶粒生長，由于硬度高，可顯著提高鋼的耐磨性；但可磨性降低。如果高釩鋼能夠采取措施細化碳化物MC的顆粒，可以提高磨削性能。采用霧化法快速冷卻鋼液，獲得合金粉末，制得粉末高速鋼，使一次碳化物細化。

Ci-M2C本身不形(xing)成碳化物，其作用主(zhu)要是使MC、M2C在(zai)回火過(guo)程中(zhong)的形(xing)核速(su)率(lv)減慢了(le)其聚集和生長速(su)率(lv)。另外，鈷還能(neng)提(ti)高(gao)鋼在(zai)高(gao)速(su)鋼晶(jing)界的熔(rong)點，從而(er)提(ti)高(gao)了(le)鋼的淬(cui)火溫度(du)，使奧氏(shi)合金度(du)增(zeng)加。這兩種效應都能(neng)有效地提(ti)高(gao)高(gao)速(su)鋼的耐熱性，而(er)鈷含量(liang)過(guo)高(gao)則(ze)會降低(di)韌(ren)性。