第221場直播間網(wǎng)友要求，能給我們科普一下高速鋼的種類和用途嗎？老師。
高速鋼的全稱是高速工具鋼，主要是用于制作高速切削、硬料切削的刀具。因要適應(yīng)高速切削、硬料切削時產(chǎn)生的高熱高耐磨工況，因此，高速鋼要具備很好的紅硬性和高溫強度，才能保證刀具的鋒利度，同時要兼顧一點的韌性，以防止刀具崩刃。
高速鋼問世距今已經(jīng)有125年歷史了，但合金成分從問世至今，沒有太大的改變，主要的提升是冶煉質(zhì)量的純凈度、偏析、晶粒度、熱處理工藝等的改進，來提升高速鋼性能。現(xiàn)在的研究，主要聚焦在冶煉工藝上面。
高速鋼的牌號相對固定，牌號也很多，我們國家就有19個高速鋼牌號，但常用的就那幾款。為了便于大家理解和記憶，這里主要分享大家常用的牌號。
最早的高速鋼牌號是W18Cr4V的鎢系高速鋼，合金成分1910年被確定，這也是我們國家使用的第一款高速鋼。W18Cr4V硬度HRC63，它的含鎢量高，紅硬性好，耐磨性好。也因為含鎢量高，韌性差，容易出現(xiàn)脆斷，熱成型工藝差，熱鍛成型時容易開裂，熱處理開裂風險也高，合金成本也高，正所謂成也含鎢，敗也含鎢，現(xiàn)在的W18Cr4V，實際使用并不多，反而作為高速鋼研究人員的比照對象的非常多。
為了提高高速鋼的韌性，也為了降低對鎢的依賴，科學家想到了以鉬Mo代替鎢，一個鉬Mo抵2個鎢W，鋼材的組織和性能不改變，但韌性卻大幅提升，熱成型難度大幅降低，也減少開裂風險，科學家經(jīng)過10年的努力，研發(fā)了W6Mo5Cr4V2的鎢鉬系高速鋼，簡稱6542。
W6Mo5Cr4V2高速鋼的硬度HRC63，保證了高的耐磨性和紅硬性，具有更好的抗崩裂性能，應(yīng)用范圍更加廣泛，工藝難度降低，合金成本降低，現(xiàn)在的6542高速鋼，已經(jīng)是高速鋼里面應(yīng)用最廣，銷量最大的鋼種。
全球高速鋼年產(chǎn)量約20萬噸，我國產(chǎn)量約10萬噸，約占全球的一半，其中6542的銷量就占了60%。我們的銑刀、鉆頭、絲攻等切削工具，有一半是6542材料做的，還有我們的模具，各類工具，主要用的都是6542高速鋼。6542高速鋼知名的牌號有SKH51、SKH-9、M2等，我國一般叫W6Mo5Cr4V2，或6542，或W6（鎢6）。
為了進一步提高高速鋼的紅硬性和耐磨性，就往高速鋼里添加了鈷合金，這類高速鋼的合金元素是W6Mo5Cr4V2Co5，硬度HRC63-65，知名的牌號有M35、SKH55等。但鈷Co含量的增加，脆性就隨之增加了，在選用時，崩裂的問題，我們也要考慮都到。
為了更進一步提高耐磨性和紅硬性，又提高了鈷Co含量和鉬Mo含量，但降低了鎢W含量，合金成分變成了W2Mo9Cr4V2Co8，硬度HRC65-68，這是用來替代有些工況用鎢鋼容易裂模，用一般的高速鋼又容易磨損的工況，知名的牌號有M42、SKH59等。M42一般刀具以及圓沖頭上面用得比較多多。
普通熔鑄高速鋼因為冶煉工藝的限制，碳C含量只能是1.0%，釩V含量最高也只能是2.0%，合金總量就沒辦法再增加了，但有些工況，又確實需要更高的耐磨性和紅硬性。
近60年，科學家又研發(fā)了粉末冶煉的先進工藝，并且現(xiàn)在已經(jīng)迭代到第5代了，制得的粉末已經(jīng)達到微米級，這樣就消除了普通熔鑄高速鋼無法規(guī)避的偏析問題，并達到了各向同性的理想完美狀態(tài)，同時進一步提高了高速鋼的碳C含量，合金總量，它的使用硬度，耐磨性，紅硬性都大幅度提高了，同時也提高了抗崩裂性能。
粉末冶煉的先進工藝，是細晶強化的完美體現(xiàn)，晶粒細小之后，強度和韌性，同時得到提高。粉末冶煉的先進工藝不僅用于高速鋼冶煉，還用于工具鋼冶煉，這里主要討論高速鋼，粉末高速鋼也是一個系列，常用的也是那幾款，最常用的還是鎢鉬系高速鋼的PM23，也有人稱ASP23。
PM是國際上對粉末冶煉工藝的一個統(tǒng)稱，ASP是某個鋼廠的注冊商標。23代表具體的牌號，全稱是2023，前面的20代表的是第2代的意思。但現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第5代了，所以前面的20也就沒有意義了，現(xiàn)在人們直接稱呼PM23。
但也就因為此，導(dǎo)致市場很亂，偷換概念，很多人把第2代、第3代、第4代，當成第5代來賣，其實他們的晶粒粗細程度、冶煉質(zhì)量、性能是完全不同的，這也導(dǎo)致了很多人花高價買了PM23，或所謂的ASP23，卻不好用的原因所在。
PM23也是鎢鉬系的高速鋼，合金成分是W6.5Mo5Cr4V3，碳C含量1.3%，跟原來的W6Mo5Cr4V2相比，碳C含量從1.0%提高到1.3%，釩含量從2.0%提高到3.0%，釩V是替代鎢元素的，釩含量越高，耐磨性越好，隨著碳C含量和合金總量的提高，硬度也從62-64HRC提高到64-66HRC，因此，耐磨性被大幅提升。
同時因為粉末冶煉的先進工藝，規(guī)避了偏析，消除了細微裂紋，消除了各向異性，晶粒更細小，因此，強度和抗崩裂性能也成倍提高。也因為PM23既有很高的耐磨性，又兼顧了抗崩裂性能，因此它在沖壓模具方面應(yīng)用廣泛，甚至厚板硬料沖壓，也可以用PM23，唯一的缺點是價格有點貴。
提高耐磨性的方法是提高碳C含量、提高合金總量，以得到高硬度，并得到某些堅硬的碳化物組織，成就高的耐磨性。粉末高速鋼也一樣，為了進一步提高PM23的耐磨性，就往合金里面添加了鈷元素，典型的牌號是PM30，也有人稱ASP30，合金成分是W6.5Mo5Cr4V3Co8，硬度HRC65-67。因為鋼廠的牌號比較多，也為了便于大家的理解，就不列舉太多的牌號了。PM30的耐磨性比PM23強，在一些薄材硬料沖壓方面，應(yīng)該廣泛。
比PM30更高級的牌號是PM60，碳C含量2.3%，合金成分是W6.5Mo7Cr4V6.5Co10.8，硬度HRC67-69，因為高碳高合金，能得到更好的耐磨性和紅硬性，但抗崩裂性能進一步降低，價格也極其昂貴，它主要是用于高速切削、硬料切削的刀具，以及對耐磨性又要求，韌性要求不高的薄材軟料高速沖壓的沖頭料或刀口鑲件料；甚至取代鎢鋼，對耐磨性又急切需求的工況。
總結(jié)來說高速鋼主要分為鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、含鈷高速鋼，從冶煉工藝上分類，有普通熔鑄高速鋼，粉末冶煉高速鋼。主要用于高速切削、硬料切削的刀具，以及要求耐磨的沖壓模具或某些特殊要求的工具。
因為每種高速鋼的合金成分不同，冶煉質(zhì)量高低不同，熱處理工藝不同，最后呈現(xiàn)出來的性能是不同的，不要無知地認為，牌號一樣，性能就是一樣的，價格越便宜，越實惠。具體如何選材，咱們要根據(jù)模具工況，模具結(jié)構(gòu)，沖速要求，產(chǎn)品數(shù)量要求，被沖材材質(zhì)、厚度、硬度等信息綜合考慮。沒有最好，適合你的，才是最好。
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