国标W6Mo5Cr4V2Co5高速工具钢中各成分比例对其性能有着显著且具体的影响,以下是详细介绍:
### 碳(C)
- **含量范围**:0.80 - 0.90%
- **对性能的影响**
-**硬度和耐磨性**:碳是形成碳化物的关键元素。在该钢种中,适量的碳与钨、钼、钒等元素结合形成硬质碳化物,如WC、Mo₂C、VC等。这些碳化物具有极高的硬度,弥散分布在钢基体中,显著提高了钢的硬度和耐磨性。例如,在切削加工高硬度材料时,碳化物能够抵抗切削力产生的磨损,保持刀具的锋利度,延长刀具的使用寿命。若碳含量过低,形成的碳化物数量不足,钢的硬度和耐磨性将达不到要求;碳含量过高,会导致钢的韧性下降,容易出现崩刃等问题。
-**强度**:碳还能固溶强化铁素体,提高钢的强度。适当的碳含量使得钢在保持一定韧性的具有较高的强度,能够承受较大的切削力。
### 钨(W)
- **含量范围**:5.50 - 6.75%
- **对性能的影响**
-**红硬性**:钨是提高红硬性的主要元素之一。在高速切削过程中,刀具刃部温度会急剧升高,钨元素能够形成高熔点、高硬度的碳化物,这些碳化物在高温下具有良好的稳定性,能有效阻止晶粒长大,从而使钢在高温下仍能保持较高的硬度和强度,确保刀具在高温环境下的切削性能。例如,在加工高温合金时,含钨的高速工具钢刀具能够在高温下保持锋利,保证加工精度和表面质量。
-**耐磨性**:钨形成的碳化物硬度高、耐磨性好,能够提高钢的耐磨性。在切削过程中,这些碳化物能够抵抗工件材料对刀具的磨损,延长刀具的使用寿命。
### 钼(Mo)
- **含量范围**:4.50 - 5.50%
- **对性能的影响**
-**红硬性和热强性**:钼与钨类似,也能提高钢的红硬性和热强性。钼元素在高温下能够固溶强化钢的基体,形成稳定的碳化物,提高钢在高温下的硬度和强度。例如,在高速切削耐热钢等难加工材料时,钼元素的存在能够使刀具在高温下保持良好的切削性能。
-**细化晶粒**:钼可以细化钢的晶粒,改善钢的韧性和强度。细小的晶粒能够增加晶界面积,阻碍裂纹的扩展,从而提高钢的韧性和抗疲劳性能。在制造一些对韧性要求较高的刀具时,钼元素的这种作用尤为重要。
### 铬(Cr)
- **含量范围**:3.75 - 4.50%
- **对性能的影响**
-**淬透性**:铬能显著提高钢的淬透性,使钢在淬火过程中更容易形成马氏体组织,从而提高钢的硬度和强度。例如,在淬火处理时,铬元素能使钢件内部的组织均匀转变为马氏体,保证钢件整体的硬度和性能。
-**抗氧化性和耐腐蚀性**:铬在钢表面能形成一层致密的氧化膜,阻止氧气和其他腐蚀性介质与钢基体的接触,提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。在一些潮湿或有腐蚀性介质的加工环境中,铬元素能保护刀具表面,防止生锈和腐蚀。
### 钒(V)
- **含量范围**:1.75 - 2.25%
- **对性能的影响**
-**形成细小弥散碳化物**:钒能与碳形成细小弥散的碳化物(VC),这些碳化物在钢中具有很高的硬度和稳定性。在切削过程中,它们能有效抵抗磨损,提高刀具的耐磨性和切削效率。例如,在加工高硬度材料时,钒形成的碳化物能使刀具保持锋利,减少刀具的磨损。
-**二次硬化**:在回火过程中,钒的碳化物会从马氏体基体中弥散析出,产生二次硬化效果,提高钢的硬度和强度。
### 钴(Co)
- **含量范围**:4.50 - 5.50%
- **对性能的影响**
-**热稳定性**:钴能提高钢的热稳定性,使钢在高温下具有更好的强度和硬度。在高速切削和强力切削等恶劣加工条件下,钴元素能使刀具保持良好的性能,减少刀具的损坏。例如,在高速切削钛合金等难加工材料时,含钴的高速工具钢刀具能够在高温下保持稳定的切削性能。
-**改善韧性**:钴还能改善钢的韧性,提高刀具的抗崩刃能力。在铣削、断续切削等加工过程中,刀具会频繁受到冲击,钴元素的存在可以保证刀具的稳定性和可靠性,减少崩刃现象的发生。