【正文】 具材料的顯微硬度；深冷處理也使高速鋼刀具內(nèi)部組織分布趨于均勻。(3)高速鋼形變過程中析出與其組織狀態(tài)密切相關。(2)高速鋼因形變參數(shù)不同可獲得兩種特征完全不同的動態(tài)再結晶組織。采用上述兩種工藝回火，W9Mo3Cr4V高速工具鋼將得到較高的硬度、強度、良好的韌性及紅硬性的綜合機械性能[4]。此外為獲得最佳的淬、回火硬度(HRC67)，較高的紅硬性(620℃4h、HRC60)，必須適當提高淬火溫度，應采用1260℃淬火的同時，采用第一次回火為370℃～400℃，再進行兩次550℃～56O℃1h空磚的回火工藝。淬火過熱敏感性低，溫度范圍較寬，應選擇淬火溫度是l24O℃～1260℃。因此，空壓機葉片用高速鋼葉片的需求逐年上升，世界潛在市場達4萬t/a。高級航空用軸承一直采用W18高速鋼。 高速鋼作構件基體要求高硬度，高耐磨性的冷擠壓沖頭，冷軋軋輥曾采用高速鋼來制造，但往往又由于其韌性差而過早失效。 模具鋼普遍含鉬、釩等金屬元素。日本稱“模具是促進社會繁榮的動力”；德國稱“模具是工業(yè)發(fā)展的基石”。一種中型載重汽車改型即需4000多套模具，凈重2000多噸。因此，高速鋼廣泛應用于鉆頭、銑刀、拉刀、滾刀、絞刀、絲錐和鋸條[3]。鎢鉬系高速鋼如美國ASTMM2 w(W+Mo)=11%，日本JISSKH53w(W+Mo)=11%，德國DINS7425w(W+Mo)=11%。硬質合金多用于車刀刃頭形狀簡單刀具，而高速鋼可用于銑刀、拉刀、絲錐、帶鋸鋸條等復雜刀具；(2)高速鋼制備工藝日益完善：為提高材料純凈度和均勻性方面采用電渣重熔精煉、微合金化、粉末冶金及表面涂層等新技術的發(fā)展；(3)價格低廉；(4)可回收再利用[2]。 高速鋼研究現(xiàn)狀根據(jù)世界工具協(xié)會統(tǒng)計，以切削刀具為例，我國高速鋼刀具占總銷售額的70%(含W、Mo)左右，硬質合金刀具(含WC、Mo2C及WSiMoSi2)占30%左右，而各類陶瓷刀具(氧化鋁陶瓷、氮化硅氧化鋁陶瓷、立方氮化硼聚晶)%。 瑞典StoraASEA粉末冶金高速鋼投產(chǎn)；電渣重熔高速鋼開始用于大截面材生產(chǎn)；高速鋼用于高載荷冷作模具日益增多；1980 美國Crucible 出現(xiàn)加硫（％~％）易切削高速鋼；1958~1963 ，稱Super ；1937 加入鈷量達12％~15％，切削速度達40 德國Becker向鋼中加入3％~5％Co，提高了鋼的熱硬度；1918 確立T1（W18Cr4V）鋼成分（％、W18％、％、％），切削中碳鋼速度達30％V；1906出現(xiàn)現(xiàn)代高速鋼的原始成分（％）：、W1Cr4；1904m/min。 ，并以CrW鋼（％，W8％，％）取代Mushet的MnW自硬鋼，從而創(chuàng)立了高速鋼。 1870~1898因此迄今公認高速鋼正式誕生于1900年（巴黎博覽會表演時間）。使生產(chǎn)能力提高340％。%,%,%），另一種是CrW鋼（%,%,%），通過試驗發(fā)現(xiàn)CrW鋼經(jīng)接近熔化溫度淬火后得到最高的切削性能。篩選出兩種成分的鋼，一種是Mushet因此19世紀末，在美國出現(xiàn)了低錳含鉻的CrW系自硬鋼。因此如何提高Mushet鋼的性能使其所制工具切削速度能大幅度提高，已成為當時客觀迫切的要求。典型成分為：%，W7%，%。1868年發(fā)展了Mushet自硬鋼。用W9鋼制造的滾壓滾絲輪對高溫合金進行滾絲時收到顯著效果。該鋼切削性能良好、磨削性能和可焊性優(yōu)于M2，熱處理過熱敏感性低于M2。該鋼易冶煉，具有良好的熱、冷塑性，成材率高，碳化物分布特征優(yōu)于W18，近似M2，脫碳敏感性低于M2，生產(chǎn)成本較W18和M2都低。W9Mo3Cr4V鋼（以下簡稱W9）的冶金質量、工藝性能兼有W18Cr4V鋼（簡稱W18）和W6Mo5Cr4V2鋼（簡稱M12）的優(yōu)點，并避免或明顯減輕了二者的主要缺點。對于零件加工制造所用的工模具，為使其具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成型工藝外，熱處理工藝是必不可少的，而通過熱處理，就可以使這些工模具獲得不同的使用性能。熱處理是工模具制造過程中的重要工藝之一，它可以保證和提高工模具的各種性能，如耐磨性、硬度等，還可以改善毛坯的組織和應力狀態(tài)，以利于進行各種冷熱加工。從上個世紀的碳素工具鋼，到現(xiàn)在的合金工具鋼(油鋼)、高速工具鋼(鐸鋼)、鑄造合金、碳化物硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷材料、金剛石等，高速鋼歷經(jīng)百年的發(fā)展，至今仍在刀具材料中占有重要位置，從20世紀60年代起，盡管在高速鋼之后又發(fā)展了一系列超硬新型刀具材料，如硬質合金材料，但是對于制造形狀復雜、磨削困難的刀具，如拉刀、剃齒刀、插齒刀等，高速鋼始終處于主導地位，特別是要求刀具具備高韌性時，就非高速鋼莫屬了。目 錄1 緒論 1 概述 1 高速鋼發(fā)展歷程 2 高速鋼研究現(xiàn)狀 3 3 4 高速鋼作構件基體 4 W9Mo3Cr4V鋼研究現(xiàn)狀 5 5 5 對W9Mo3Cr4V的深冷處理 5 研究目的與意義 6 本文研究內(nèi)容 62 高速鋼W9Mo3Cr4V化學成分特點分析 7 W9Mo3Cr4V化學成分 7 各元素作用 7 碳元素 7 鎢元素和鉬元素 8 鉻元素 9 錳元素與硫元素 9 釩元素 93 實驗材料及實驗方法 10 試樣的制備 10 試樣編號 10 實驗設備 10 實驗設計 10 預備熱處理（退火）工藝的制訂 10 最終熱處理工藝的制定 114 實驗過程及實驗結果 13 實驗過程 13 退火處理 13 淬火處理 13 回火處理 14 金相腐蝕 14 實驗結果 14 試樣硬度 14 熱處理顯微組織觀察 15 X射線衍射分析 185 討論 24 淬火工藝對W9Mo3Cr4V鋼組織與性能的影響 24 淬火冷卻方式對W9Mo3Cr4V性能的影響 25 回火工藝對W9Mo3Cr4V鋼組織與性能的影響 25 回火次數(shù)對W9Mo3Cr4V鋼組織與性能的影響 276 結論 28參考文獻 29致 謝 311 緒論 概述 金屬切削加工在當代機器制造業(yè)中，占有極其重要的地位，而切削刀具又是切削加工的關鍵之一。多少年來，人們?yōu)榱颂岣咔邢魉俣?，除了改革機床和刀具設計外，刀具材料一直是一個核心問題。高速鋼以其勝任高速切削而著稱，其之所以經(jīng)百年使用而不衰，主要是由于其具有硬質合金等超硬工具材料所不能比擬的強韌性及優(yōu)良的可加工性，同時，高速鋼比超硬材料成本低廉，比碳素工具鋼、低合金鋼、鉻模具鋼具有更優(yōu)良的熱硬性及耐磨性能，因此被廣泛用于制造高速切削刀具，如鉆頭、車刀、銑刀等，此外約有15%的高速鋼被用于制作冷擠壓模具及冷墩壓模具。與其他加工工藝相比，它一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能，例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性，齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，而工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。W9Mo3Cr4V鋼是以中等含量的鎢為主，加入少量鉬，適當控制碳和釩含量的方法來達到改善性能、提高質量、節(jié)約合金元素的目的的通用型鎢鉬系高速鋼。這是一種符合我國資源和生產(chǎn)條件，具有良好綜合性能的通用型新鋼種。由于該鋼的熱、冷塑性好，因而能滿足機械制造廠采用多次鐓拔改鍛、高頻加熱塑性成型工藝和冷沖變形工藝的要求。鋼的主要力學性能：硬度、紅硬性水平相當于或略高于W18和M2；強度、韌性較W18高，與M2相當：制成的機用鋸條、大小鉆頭、拉刀、滾刀、銑刀、絲錐等工具的使用壽命較W18的高，等于或較高于M2的使用壽命，插齒刀的使用壽命與M2的相當。 高速鋼發(fā)展歷程 現(xiàn)代工具鋼可追溯至1740年，英國人由坩鍋爐熔化得到成分均勻的高碳鋼，~%，制成機床切削工具，切削速度不超過5m/min。屬MnW系工具鋼，使切削低碳鋼的速度達到8m/min。隨著19世紀工業(yè)革命的進展，工業(yè)用鋼大量生產(chǎn)迫切要求機床和工具必須跟上。Mushet鋼的錳含量高因而降低Ac1臨界點，使其很難軟化退火，而且熱脆性大，可鍛性很差，淬火時易過熱。1898年，F(xiàn)red的MnW鋼（C1900年巴黎世界博覽會上，經(jīng)TaylorWhite工藝處理的CrW鋼（%,W8%,%）工具的切削表演時，切削速度、吃刀深度和進刀量均可成倍提高。引起當時機床與工具業(yè)的革命性變革。 高速鋼發(fā)展簡史： 英國Mushet自硬鋼（C2％，W7％，％），切削中碳鋼速度達到8m/min；1898~1900切削中碳鋼的切削速度達201900年在巴黎國際博覽會上表演高速切削成功；1903 美國John 試用電爐冶煉高速鋼；1910m/min；19123t電弧爐試煉高速鋼成功，替代了坩堝爐，得以生產(chǎn)較大尺寸的鋼錠和鋼材；1923m/min以上；1932 ；1939HSS，含釩3％~5％，淬回火硬度達HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差；1953 平衡碳原理提出與應用，美國發(fā)明M40系列鋼，硬度達到HRC70的超硬（Extrahard）鋼，最早為M41和M42；1965Steels公司發(fā)明粉末冶金法生產(chǎn)高速鋼；1970 氮化鈦涂層的物理氣相沉積法（PVD）成功用于部分高速鋼刀具，使用壽命成倍提高，對高速鋼的應用和發(fā)展具有重要意義；1990 粉末高速鋼新鋼種熱處理硬度達HRC7072；綜合性能優(yōu)良的低合金高速鋼重新受到重視和發(fā)展，替代部分通用高速鋼，以節(jié)約合金資源[1]高速鋼問世至今已有近百年歷史，合金化與制造工藝不斷有發(fā)展，但材料基本成分變化不大，高速鋼長盛不衰基于以下4點原因：(1)韌性和加工塑性比硬質合金刀具高一檔次。鎢系高速鋼如美國ASTMT1鎢的質量分數(shù)為18%，日本JISSKH3鎢的質量分數(shù)為18%，德國DINS18125鎢的質量分數(shù)為18%。高速鋼熱處理后有大量碳化物相析出(MC、M6C、M2C、M23C6等)，制成刀具在600℃左右紅熱溫度下具有較高硬度(HRC60)，保持良好的切削性能。目前家用電器零件約80%用模具加工；機電工業(yè)中70%零件用模具加工；塑料制品、陶瓷制品、橡膠制品、建材、耐火材料大量采用模具成型。20世紀80年代，日本、德國、美國等發(fā)達國家模具工業(yè)總產(chǎn)值已超過機床總產(chǎn)值。特種熱作模具鋼含較高的鎢：國產(chǎn)3Cr2W8Vw(W)%～%，美國ASTMH21w(W)%～%，