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工具钢有什么成分组成?

目录:行业新闻点击率:发布时间:2021-09-17 08:33:39

工具钢是异常坚硬、坚韧或耐磨的合金。它们的特性来自它们的化学性质和它们的生产。正如它们的名字所暗示的那样,这些钢可以用于切割、研磨、钻孔、冲压、敲击或其他艰巨的工作。工具钢必须具有适合其应用的材料特性。例如,钻头和冲头都需要硬度和耐磨性。然而,冲头承受更大的冲击,而钻头承受更大的剪切。工程师和冶金学家根据工具的用途选择工具钢的类型。

工具钢都含有产生碳化物的合金元素,这是一种包含金属和碳的密集金属晶格。碳化物是一种耐火材料,这意味着它们在压力、化学物质或热量下不会分解。

然而,制造工具钢的不仅仅是化学反应。工具钢还通过精确控制的热处理和淬火获得硬度。

通过淬火硬化工具钢

淬火是通过改变钢的微观结构来硬化钢的过程。

首先加热钢。根据混合中的碳含量,钢合金被加热到不同的温度。铁和碳通过不同的“相”,其中分子具有不同的形状,而这些相取决于整体化学性质。

一旦达到并保持适当的热量,合金就会通过暴露在更冷的气体或液体中而被淬火或冷却。这种淬火使金属迅速冻结。当金属像这样受到冲击冻结时,许多微小的金属晶粒都立即开始冻结,每个晶粒之间以及它们之间都有很大的位移。将此与非常缓慢的冷却进行比较,其中谷物在较大的圆形花朵中随着时间的推移缓慢冷却。当金属受到撞击时,缓慢冷却的金属颗粒可以相互移动,使金属凹陷但不会破坏它。冲击冷冻使分子结构在受到撞击时移动的空间更小,使其更硬,更不容易凹陷。这些结构中的金属晶格称为马氏体,正是马氏体的冲击、锯齿状分子结构赋予了淬火金属特有的硬度。

水淬是最快的淬火方式,空气淬火是最慢的淬火方式。合金可以处理什么取决于它的化学性质。如果冷却过快,某些合金可能会破裂或变形,但在较温和的空气淬火中会硬化得很好。其他人不会形成坚硬的马氏体层,除非他们受到像水中那样大的温度变化的冲击。

类。四种最常见的是水硬化、冷作、热作和高速工具钢。特殊应用还使用抗震和特殊用途的工具钢。

水硬化
工具钢有哪些牌号

这组工具钢基本上是经过热处理的碳钢。它们含有 0.5-1.5% 的碳。其他合金元素可能因其不同的品质而存在,但通常低于 0.5%。这些金属,如镍、钨或钼,价格昂贵。使用较少的昂贵金属可为轻型应用提供价值。

这组钢需要水淬的极端冲击才能获得坚硬的外层。轻型工具、弹簧等小零件和小紧固件可能是最终产品。它们不得用于极端环境,因为 W 系列钢比其他工具钢更脆。W 系列钢更容易开裂,只能承受 302°F (150°C) 的连续温度。

冷作工具钢

冷作工具钢旨在用于“冷”温度——它们坚硬、坚韧且耐磨,但不适用于高温环境。因为切割冷的材料比切割热的材料需要更大的力,所以抗压强度是冷作工具钢的必要条件。

在这种情况下,寒冷并不意味着金属工人该穿上毛衣了。392°F (200°C) 及以下被认为是这些工具的冷工作环境。与许多类型的钢不同,石墨通常在冷作钢中形成。这种石墨使许多这些合金可加工:石墨提供润滑。

冷作工具钢的子类别是:

油淬(O 系列):在生产过程中,这些合金在油中淬火。它们含有 0.85-2.00% 的碳,并且彼此的合金元素通常低于 1%。这些元素可包括锰、硅、钨、铬、钒和钼。 空气硬化(A 系列):在生产过程中,这些合金在空气中淬火。它们含有 0.05-2.85% 的碳。这些钢可含有高达 5% 的铬。高铬意味着在热处理过程中 A 系列不会发生尺寸变形。铬产生更紧密的公差。 高碳铬(D 系列):这些冷作钢的工作温度高达 797°F(425°C)。它们含有 1.4-2.5% 的碳和 11-13% 的铬。它们可以空气或油淬火,具体取决于合金,并且在任何一种冷却方法中都几乎没有变形。这些合金通常具有非常高的耐磨性。

素,以产生更多的碳化物并承受更高的工作温度。热作工具钢可在高达 1004°F (540°C) 的温度下工作。作为一个群体,大多数都具有低碳百分比,低于 0.6%。

热作工具钢常用于具有延展性的热材料(如金属和玻璃)的高温制造。模具、印章、挤压机和压缩机都可以用热作钢制成。即使在长时间受热的情况下,该工具也必须继续发挥作用。

根据主要合金元素,热作工具钢可分为三种主要类型:铬、钨或钼。一些含有高含量的铬和钨,因此根据制造商的不同被分类为钨或铬。主要的合金元素在钢中产生碳化物的类型,每种碳化物都有不同的优势。

热作工具钢的子类别是:

铬:铬热作工具钢含有 3-5% 的铬。钨、钒或钼等其他合金元素的含量低于 5%。钒一般用于刀具用钢。这组合金(特别是 AISI H13)是最常用的热作工具。 钨:这些合金通常不含任何钼或钒。相反,它们含有 9–18% 的钨。大多数钨热作工具钢的铬含量在 2-4% 之间。这并非普遍适用:例如,合金 AISI H23 含有 12% 的铬和 12% 的钨。H23 有时称为铬钢,有时称为钨钢,有时两者兼有。钨钢具有优异的耐热性,但易碎;这是通过在使用前预热到工作温度来管理的。 钼:许多铬热作工具钢中含有少量钼。用于非常恶劣环境的优质热作钢有很多。钼在严酷的热加工应用中具有更高的热稳定性和耐磨性。钼合金 AISI H42 和 H43 通常用作金属轧机中的模具或刀具,以处理切削和锻造的热量和力。 高速工具钢

现代生产工艺部分可能是由于这类工具钢的发明。高速运转的切削刀具和机床钻头由于摩擦而变热。高速材料创新使机械师能够提高生产率。

1900年,高速工具钢在巴黎展览会上首次亮相。一群制造商倒吸一口凉气,看到尖端由于摩擦而开始燃烧,但仍在继续工作。1890 年代的切割速度为每分钟 5-30 英尺,到 1905 年,机器的移动速度为每分钟 150 英尺。

高速工具钢含有 14-18% 的钨、3-5% 的铬、0.6% 的碳和其他元素,具体取决于应用。

固,具有高抗冲击性。它们的强度不仅仅在于工具的表面或“冲击”层。它们可用于弹簧、凿子、冲压模具和冲头。这组合金通常含有许多合金元素——其中大部分在其他工具钢中可见。但是,此类钢中含有 0.15-3% 的硅。

特殊用途工具钢

这组合金是奇怪的鸭子栖息的地方;这些金属用于特定应用,甚至可能由冶金学家为特定制造商制造。该组包括低合金、高铁钢,其中很少使用所有其他合金元素。这些最像廉价的 W 钢,也是水淬的。其他元素的微小添加提高了机械性能,但降低了成本。低碳“模具”钢也属于这组特殊用途合金。它们用于必须耐热和耐磨但不需要高抗冲击性的热塑性塑料成型。

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