解析W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢的淬火、 回火
普通高速钢的常用牌号
普通高速钢的常用牌号普通高速钢是一种高合金钢，主要成分包括碳、钨、钼、铬、钒等元素。
普通高速钢通过热处理后具有高热硬性，当切削温度高达600℃以上时，硬度仍无明显下降。
用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，因此得名高速钢。
普通高速钢主要用于制造形状复杂、磨削困难的刀具，可满足一般需求。
常见的普通高速钢有两种，钨系高速钢和钨钼系高速钢。
1. 钨系高速钢：典型牌号为W18Cr4V（W18）。
这种高速钢的综合性能好、通用性强、可磨削性强。
主要用于制造轻合金、碳素钢、合金钢、普通铸铁的精加工和复杂刀具，如螺纹车刀、钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具、拉刀等。
W18Cr4V的热处理硬度可达63-66HRC，抗弯强度可达3500MPa，可磨性好。
2. 钨钼系高速钢：典型牌号为W6Mo5Cr4V2（M2）。
这种高速钢的强度和韧性略高于W18Cr4V，耐磨性高，成本低。
W6Mo5Cr4V2主要用于制造要求热塑性好的刀具和受大冲击载荷的刀具。
其热处理硬度与W18Cr4V相当，抗弯强度达4700MPa，韧性及热塑性比W18Cr4V提高50%。
常用于制造各种工具，例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等，可以满足加工一般工程材料的要求。
只是它的脱碳敏感性稍强。
另一个牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V，这是中国近几年发展起来的新品种。
强度及热塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC63-64，与韧性相配合，容易轧制、锻造，热处理工艺范围宽，脱碳敏感性小，成本更低。
除了通用型高速钢以外，还有一些特殊用途的高速钢牌号，例如W12Cr4V4Mo（EV4）、W6Mo5Cr4V3（M3）、W6Mo5Cr4V2Co8（M36）、W12Cr4V5Co5（T15）和W12Mo3Cr4V3Co5Si等。
这些特殊用途高速钢的硬度和耐磨性好，适合于加工耐热不锈钢、高温合金、高强度钢等难加工材料，适于制造钻头、滚刀、拉刀、和铣刀等。
高性能金属结构材料 —工具钢
材料学院
主要内容
1 碳素及低合金工具钢 2 高速工具钢 3 冷作模具钢 4 热作模具钢
重点及基本要求
掌握各类钢的典型牌号、成分特点、合金元素的作 用、热处理及应用。
重点是高速钢钢、高碳高铬模具钢、锤锻模用钢。 难点是高速钢的合金元素作用、热处理工艺制定的
依据和显微组织与性能特点。
淬火：高速钢的淬火是为了获得高合金的奥氏体，淬火后获得高合金 的马氏体，具有高的回火稳定性，在高温回火时析出弥散合金碳化物 产生次生硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。
高速钢中的M6C、M23C6和MC比较稳定，必须在高温下才能将其溶解。 三者中M23C6稳定性最差，在900℃以上大量溶解，到1090 ℃溶解完 毕； M6C在1037℃以上开始溶解，对W18Cr4V钢，1250 ℃以上溶解 量逐渐减小；MC在1100℃以上逐渐溶解，溶解速度比M6C慢。
MS(220℃)以下为马氏体转变区间。淬 火 后 约 含 有 70 ％ 的 隐 晶 马 氏 体 ， 还 用 20～25％残留奥氏体。在冷却过程中中 温停留或缓冷，将发生奥氏体热稳定化， 使MS点下降，残留奥氏体增多。
W18Cr4V钢加热1300℃时过 冷奥氏体恒温转变曲线
淬火方式一般用油淬空冷，对细长 件和薄片刃具采用分级淬火，一般用 580～620℃一次分级或再在350～400 ℃做二次分级。
二、高速工具钢
工具钢－高速工具钢
➢ 高速工具钢适用于高速切削刃具，由于合金度高，可保证刃部 在650℃时硬度仍高于HRC50，从而具有优良的切削性和耐磨 性。高速钢可分为三类：钨系高速钢，钼系高速钢和钨钼系高 速钢。其中钨系的W18Cr4V和钨钼系的W6Mo5Cr4V2应用最普 遍，属于通用型高速钢，而高碳高钒、含钴高钒高钴和超硬高 速钢属于特殊高性能高速钢。
火焰淬火钢7CrSiMnMoV在模具上的应用
火焰淬火钢7CrSiMnMoV在模具上的应用由于在高温、高速、高负荷条件下工作，模具通常采用耐高温、耐磨、合金成分较高的合金钢、耐热钢、硬质合金等难加工材料制成。
为了提高寿命还须进行特定的热处理工艺或表面强化工艺，所以加工难度很大。
超硬刀具切削、电、化学加工等特殊的加工方法可以解决一些问题，但成本明显增加。
目前，我国广泛使用的冷作模具钢有CrWMn 和Cr12型钢等。
前者的缺点是易形成网状碳化物，而后者共晶碳化物带状偏析严重，结果都使钢的强韧性降低，导致模具易崩刃、断裂而早期失效。
为了改善强韧性，生产上采用了多种强韧化工艺，如低温淬火工艺等。
另一方面，人们通过合金化方法，在努力寻求性能更为优越的冷作模具钢。
火焰淬火模具钢7CrSiMnMoV(代号CH-1)即是工业发达国家近年开发和使用的新型模具钢，其主要特点如下：(1)强韧性好火焰淬火具有和整体淬火相近的硬度和各种性能。
淬硬层下有高韧性基体作衬垫，工作时刃口不易产生开裂、崩刃现象。
采用表面强化工艺后硬化层保留了一定的压应力(304MPa)，可提高疲劳强度，使模具获得较高的使用寿命。
(2)淬火变形小当模具全部加工成型后，在刃口用氧-乙炔火焰加热至淬火温度，然后空冷即达到淬火目的，不须其它加工，所以变形很小。
(3)修复方便可焊性好，制造有偏差时可用相应的焊条进行补焊，经打磨修整即可达到理想的效果。
(4)节省费用，降低成本由于只需氧-乙炔气源，不受场地、装备的限制，操作方便。
省去整体淬火多次加热回火的繁琐工序，提高了生产率。
初步统计结果，7CrSiMnMoV钢采用火焰淬火工艺制造的模具与Cr12钢模具相比省电约80%，劳动生产率提高约20%，热处理总费用降低70%左右，模具寿命提高1.5倍以上。
汽车、摩托车用大型模具切边刃口通常采用Cr12或Cr12MoV钢材料。
由于模具尺寸较大，又多为三维异型曲面，所以不论采用整体结构或镶拼结构，加工都十分困难。
整体结构浪费材料，工艺的可行性要受到热处理炉口尺寸的限制。
常用钢的牌号成分热处理性能及用途
常用钢的牌号成分热处理性能及用途钢是一种铁碳合金，通过调整碳含量和添加其他合金元素，可以获得不同性能的钢材。
下面介绍几种常用的钢材及其牌号、成分、热处理、性能和用途。
1.高速钢（HSS）牌号：W18Cr4V（国内）、M2（国外）成分：碳（C）0.80%~0.90%、钼（Mo）4.50%~5.50%、铬（Cr）3.80%~4.60%、钒（V）1.70%~2.10%、钨（W）5.50%~6.70%热处理：淬火（1150℃~1230℃）+回火（530℃~560℃）性能：高硬度、高耐磨性、耐高温疲劳、较好的切削性能用途：刀具、钻头、铣刀等，适用于高速切削、金属切削加工。
2. 不锈钢（Stainless Steel）牌号：201、304、316等成分：铬（Cr）≥12%，镍（Ni）≥10%热处理：抗应力腐蚀热处理性能：耐腐蚀性好、高强度、耐高温用途：厨具、家电、建筑、化工、医疗器械等。
3. 低合金高强度结构钢（High Strength Low Alloy Steel，HSLA）牌号：Q345B、Q420、Q690等成分：碳（C）≤0.20%、锰（Mn）≤1.70%、硅（Si）≤0.50%、磷（P）≤0.030%、硫（S）≤0.025%热处理：淬火（910℃~960℃）+回火性能：高强度、良好的可塑性、焊接性能好用途：桥梁、建筑、汽车、造船等领域的结构件。
4. 冷轧板（Cold Rolled Steel）牌号：SPCC、DC01等成分：碳（C）≤0.08%、锰（Mn）≤0.50%、硅（Si）≤0.035%、磷（P）≤0.020%、硫（S）≤0.020%热处理：无需热处理，冷轧后直接成型性能：表面质量好、尺寸精度高、机械性能较好用途：汽车、家电、建筑、家具等。
5. 工具钢（Tool Steel）牌号：T7、T8、T10等成分：碳（C）0.70%~1.00%、锰（Mn）0.20%~0.60%、硅（Si）≤0.35%、磷（P）≤0.03%、硫（S）≤0.03%热处理：淬火（840℃~870℃）+回火（150℃~250℃）性能：硬度高、加工性能好、耐磨性好用途：冲模、挤压模具、金属切削工具等。
淬火后的W钢-合金工具钢的有什么样的特性
淬火后的W钢-合金工具钢的有什么样的特性
W钢加铬、钨以增加淬火性、耐磨损性，其淬火性与耐磨性较好，淬火后的硬度和耐磨性较碳工钢好，且淬火变形较小，水淬不易开裂。
W钢模具钢的特性，常用的合金工具钢，刃具用钢，量具用钢。
供货状态及硬度，退火态，硬度229～187HBS，压痕直径4.0～4.4mm。
淬火、回火规范淬火温度800～820℃，水冷，硬度62～64HRC ；回火温度150～180℃，硬度 59～61HRC。
化学成分（质量分数，%）C1.05～1.25、Mn 0.20～040、Si≤0.35、Cr 0.10～0.30、W 0.80～1.20。
参考对应钢号我国GB标准钢号W、我国台湾SNS标准钢号SKS21、日本JIS标准钢号SKS21、美国ASTM标准钢号F1、美国UNS 标准钢号T60601、德国DIN标准钢号120W4、德国DIN标准材料编号1.2414、俄罗斯гOCT标准钢号B1、英国BS标准钢号BF1。
热加工规范开始温度1050℃，终止温度850℃。
典型应用举例
①多用于工作温度不高、切削速度不大的刀具，如小型麻花钻、丝锥、板牙、铰刀、锯条、辊式刀具等。
②也可用于耐冲击工具。
③量具用钢。
④适用于冷作模具钢。
刀具的牌号标准
国家标准GB/T17111《切削刀具高速钢分组代号》规定了用于制造切削刀具，如丝锥、钻头、立铣刀等的高速钢的分组代号，适用于切削刀具用高速钢的分类。
国家标准GB/T17111《切削刀具高速钢分组代号》规定了用于制造切削刀具，如丝锥、钻头、立铣刀等的高速钢的分组代号，适用于切削刀具用高速钢的分类。
但该标准不规定高速钢成分，它由GB/T 9943规定。
在该标准中，定义常规高速钢(conventional high-speed steel)是通过传统的铸锭冶炼工艺生产的高速钢，而定义粉末冶金高速钢(powder metallurgy high-speed steel)是通过粉末冶金工艺生产的高速钢。
该标准的切削刀具用高速钢分组代号见表1。
标准说明，除标准代号之外，制造商该标准还举出了5个示例。
∙示例1：按照常规工艺生产，符合GB/T 9943的高速钢W4Mo3Cr4VSi ，钨当量[W]为8 ，其代号为：HSS-L；∙示例2 ：按照常规工艺生产，符合GB/T 9943的高速钢W6Mo5Cr4v2，含钴量为0%，含钒量为2% ，钨当量[W]为13.6，其代号为：HSS；1：按照常规工艺生产，符合GB/T9943的高速钢W4Mo3Cr4VSi ，钨当量[W]为8 ，其代号为：HSS-L；∙示例2 ：按照常规工艺生产，符合GB/T 9943的高速钢W6Mo5Cr4v2，含钴量为0%，含钒量为2% ，钨当量[W]为13.6，其代号为：HSS；3：按照常规工艺生产，符合GB/T9943的高速钢W6Mo5Cr4v2Co5，含钴量为5%，含钒量为2% ，其代号为：HSS-E；∙示例4 ：按照粉末冶金工艺生产，符合ISO 4957的高速钢HS6-5-2(相当于我国GB/T 9943的高速钢W6Mo5Cr4v2)，含钴量为0%，含钒量为1.8% ，其代号为：HSS-PM ∙示例5：按照粉末冶金工艺生产，符合ISO 4957的高速钢HS6-5-3-8，含钴量为8%，含钒量为3%，其代号为：HSS-E-PM该标准还给出了一个资料性附录，对列如国家标准的19种常用高速钢的代号进行了列举，见表2。
高速工具钢材料
高速工具钢棒牌号：W18Cr4V标准：GB/T 9943-1988●特性及适用范围：是使用最广泛的钨系通用型高速钢，硬度、红硬性及高温硬度较高，易于磨削加工。
适用作工作温度在600℃以下仍能保持切削性能的刀具，如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等，适于加工软的或中等硬度(300～320HB以下) 的材料。
及制作高温耐磨机械零●化学成份：碳 C ：0.70～0.80(允许偏差:±0.01)硅Si：0.20～0.40(允许偏差:±0.05)锰Mn：0.10～0.40(允许偏差:+0.04)硫S ：≤0.030磷P：≤0.030铬Cr：3.80～4.40(允许偏差:±0.05)镍Ni：允许残余含量≤0.30铜Cu：允许残余含量≤0.25钒V ：1.00～1.40(允许偏差:±0.05)钼Mo：≤0.30(允许偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸＞6,±0.10)钨W ：17.50～19.00(允许偏差:尺寸≤10,±0.10;＞10,±0.20)●力学性能：硬度：交货硬度:(其他加工方法)≤269HB; (退火)≤255HB。
试样热处理制度及淬回火硬度:≥63HRC●热处理规范及金相组织：热处理规范：淬火,820～870℃预热，1270～1285℃(盐浴炉)或1270～1285℃(箱式炉)加热，油冷，550～570℃回火2次，每次1h。
牌号：W18Cr4VCo5标准：GB/T 9943-1988●特性及适用范围：为钨系一般含钴型高速钢，较W18Cr4V的红硬性和高温硬度稍高，但韧性低，淬火后，表面硬度可达63～66HRC 。
用作高速切削刀具、自动化机床的刀具，供切削较高强度材料用。
●化学成份：碳 C ：0.70～0.80(允许偏差:±0.01)硅Si：0.20～0.40(允许偏差:±0.05)锰Mn：0.10～0.40(允许偏差:+0.04)硫S ：≤0.030磷P：≤0.030铬Cr：3.75～4.50(允许偏差:±0.05)镍Ni：允许残余含量≤0.30铜Cu：允许残余含量≤0.25钒V ：0.80～1.20(允许偏差:±0.05)钼Mo：0.40～1.00(允许偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸＞6,±0.10)钨W ：17.50～19.00(允许偏差:尺寸≤10,±0.10;尺寸＞10,±0.20)钴Co：4.25～5.75(允许偏差:±0.15)●力学性能：硬度：交货硬度:(其他加工方法)≤285HB; (退火)≤269HB。
刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬
刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬1、碳素工具钢碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65％～1.35％的优质高碳钢。
用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。
常温硬度60～64HRC。
当切削刃热至200～250℃时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。
碳素工具钢多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。
2、合金工具钢为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。
常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。
合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。
但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。
因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。
3、高速钢高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。
高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。
高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。
高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。
拉刀、齿轮刀具等。
高速钢按其用途和性能不同，可分普通高速钢和高性能高速钢；按其化学成分不同，又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。
1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。
常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
① W18Cr4V属钨系高速钢，它具有性能稳定，刃磨及热处理工艺控制方便等优点，但因钨价较高，且使用寿命短故使用较少。
② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢，它的碳化物分布均匀，抗弯强度，冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好，但磨削工艺略差。
因其使用寿命长、价格低，故被广泛使用。
2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性、耐磨性。
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解析W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢的淬火、回火
W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢淬火、回火硬度66～68HRC，抗弯强度2500～3000MPa，冲击吸收功A ku＞0.23～0.35J,600℃时的硬度54HRC。
退火规范退火温度730～840℃，退火硬度≤269HBS。
推荐淬火、回火规范淬火温度盐浴炉1180～1200℃、箱式炉1190～1210℃淬火剂为油，回火温度530～550℃，硬度≥66HRC。
W7Mo4Cr4V2Co5钢是钨钼系含钴高速工具钢，简写代号7-4-4-2-5，由于其含4.75%～5.75%（质量分数）的钴，从而提高了钢的高温硬度和红硬性，在较高的温度下切削时刀具不变形，而且耐磨性好。
该钢的缺点是磨削性差。
为满足切削过程中，刀具线速度达80m/min，刀刃温度高达600℃，刀具硬度大于60HRC的要求，在高碳钢中加入大量W、Mo、Cr、V等合金元素而获得高速钢，W和Mn可提高钢的热硬性，在回火温度5800～600℃时，W、Mo析出并生成Mo2C和W2C，发生二次硬化现象，钢的硬度不仅不下降，反而升高。
供货状态及硬度退火态，硬度269HBS，冷拉态，硬度285HBS；冷拉后退火态，硬度277HBS。
标准GB 9943-88钢的主要化学成分（质量分数，%）C 1.05～1.15、Mn 0.20～0.60、P 0.030、S 0.030、Si 0.15～0.50、Cr 3.75～4.50、V 1.75～2.25、W 6.25～7.00、Mo 3.25～4.25、Co 4.75～5.75。
参考对应钢号我国GB标准钢号W7Mo4Cr4V2Co5、美国AISI/ASTM 标准钢号M41、美国UNS标准钢号T11341、国际标准化组织ISO标准钢号HS2-9-1-8、法国NF标准钢号HS7-4-2-5、德国DIN标准钢号S7-4-2-5、德国DIN标准材料编号1.3246、英国BS标准钢号M41。
典型应用举例
①用于制造冷挤凹模和上、下冲头等。
②用于制造切削最难切削材料的刀具和刃具，如制造切削高温合金、钛合金和超高强度钢等难切削材料的车刀、刨刀、铣刀等。