切削钢的特性

　　①碳素切削工具钢。常见的碳素工具钢有T7、T7、T8、T8A、T8Mn、T8MnA、T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A、T12、T12A、T13和T13A。碳素切削工具钢的含碳量范围为0.65%-1.35%，属于高碳钢，包括亚共析钢、共析钢和过共析钢。碳素刀具钢的热处理工艺为淬火+低温回火。亚共析钢一般都是完全淬火，淬火后的显微组织为细小的针状马氏体。共析钢淬火不完全，淬火组织为隐晶马氏体+未溶解碳化物。由于未溶解碳化物的存在，钢的韧性较低，使用中脆性断裂的倾向较高，应引起充分重视。

　　碳素切削工具钢的正常淬火组织中不可避免地会有不同量的残余奥氏体。

　　碳素切削工具钢淬透性低，工具截面尺寸大于15mm时，水淬后只有工件表层硬度高，无法制造形状复杂、尺寸较大的工具。碳素切削工具钢的红硬性较差。当工作温度超过250℃时，硬度和耐磨性迅速下降，失去正常工作能力。从成分上看，这种钢不含合金元素，调质后的碳化物属于渗碳体型。虽然硬度可以达到62HRC，但是耐磨性还是不足。

　　碳素刀具钢热处理时应注意以下几点。

　　A.碳素工具钢淬透性低。为了在淬火后获得马氏体组织，工件应在强淬火介质(如水、盐水、碱水等)中冷却。)淬火时。所以淬火时产生的应力大，会造成大变形甚至开裂。所以淬火后要及时回火。碳素切削工具钢在淬火前进行球化退火处理。在退火过程中，由于加热时间长，冷却速度慢，石墨析出使钢变脆(称为黑脆)。

　　B.碳素切削工具钢由于含碳量高，在加热过程中容易被氧化和脱碳，所以在加热过程中需要加以保护。一般在盐浴炉或保护气氛中加热。

　　综上所述，碳素工具钢淬透性低，红硬性差，耐磨性低，但碳素工具钢成本低，只能用于制造切削量小、切削速度低的小型工具，可用于加工硬度低的软金属或非金属材料。但对于载荷大、尺寸大、形状复杂、工作温度超过200℃的刀具，碳素刀具钢不能满足工作要求，制造这类刀具时应使用合金刀具钢。

　　②合金切削工具钢。合金切削工具钢是在碳素切削工具钢的基础上添加一些合金元素而发展起来的。其目的是克服碳素刀具钢淬透性低、红硬性差、耐磨性不足的缺点。合金切削工具钢的碳含量为0.75% 1.5%，合金元素总量小于5%，故又称为低合金切削工具钢。添加的合金元素有铬、锰、硅、钨、钒等。其中Cr、Mn、Si主要提高钢的淬透性，强化马氏体基体，提高回火稳定性。w和V也能细化晶粒；铬、锰等。能溶入渗碳体形成合金渗碳体，有利于提高钢的耐磨性。另外，Si使钢在加热过程中容易脱碳和石墨化，在使用中要注意。如果钢中同时加入硅和铬，可以降低钢的脱碳和石墨化倾向。

　　合金刀具钢的淬透性优于碳素刀具钢，淬火冷却可在油中进行，热处理变形和开裂倾向小，耐磨性和红硬性也有所提高。元素的加入提高了钢的临界点，所以淬火温度一般较高，脱碳倾向大大增加。

　　合金刀具钢主要用于制作截面尺寸大、形状复杂的刀具、精密刀具、刃口在中心的刀具(此时要求钢的组织均匀性好)、切削速度高的刀具等。

　　我国冶金标准Yb 7-59列出了56种合金切削工具钢。合金刀具钢分为两个系统。也就是说，为了提高钢的淬透性，已经开发了Cr、Cr2、9SiCr、CrWMn和其它钢。其中9SiCr钢在油中淬火直径可达40 50 mm，适用于制造中心有薄边或刃口的工具，如模具、滚丝轮、丝锥等。

　　此外，为了提高耐磨性，开发了合金切削工具钢Cr06、W、W2和CrW5。其中CrW5又称金刚石钢，在水中冷却时硬度为67 68 HRC，主要用于制作截面尺寸小(5 15 mm)、形状简单、硬度高、耐磨性好的工具，如雕刻工具、硬质材料的切削工具等。

　　合金工具钢的热处理与碳素工具钢基本相同，包括加工前的球化退火、淬火和成型后的低温回火，回火温度一般为160 200℃。合金切削工具钢是过共析钢，一般淬火不完全。淬火温度应根据工件的形状、尺寸和性能要求选择，并严格控制，以保证工件的质量。另外，合金切削工具钢导热性差。对于形状复杂、截面尺寸较大的工件，往往在淬火前先进行600 650℃左右的预热，然后再进行淬火回火。一般采用油淬、分级淬火或等温淬火。一些低淬透性的钢，如Cr06和CrW5，可以用水淬火。

　　③高速钢。与碳素刀具钢和合金刀具钢相比，高速钢的切削速度可提高2 4倍，刀具寿命可提高8 15倍。高速钢广泛用于制造各种尺寸大、切削速度快、载荷重、工作温度高的加工工具，如车刀、刨刀、拉刀、钻头等。此外，它还可以用于模具和一些特殊的轴承。

　　虽然世界高速钢刀具的销量在减少，但高性能钴高速钢和粉末冶金高速钢的用量在增加，主要可用于切削钛合金等难加工材料。它们具有比普通高速钢更好的耐磨性、红硬性和使用可靠性，尤其是粉末冶金高速钢的性能，综合评价甚至优于硬质合金刀具。