
一、概述与基本定义
1.3391高速钢(对应牌号:ISO HSS-E M2、AISI M2、DIN 1.3343、国标 W6Mo5Cr4V2)是一种钨钼系通用型高速钢,属于高碳高合金莱氏体钢。它因其在高速切削时,即使刃部因摩擦产生高温(约500-600℃)仍能保持高硬度和耐磨性的红硬性(或称热硬性)而得名。该材料通过钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V) 等合金元素的协同作用,实现了高硬度、高耐磨性、良好韧性与优异热稳定性的平衡,是制造高性能切削工具和精密模具的核心材料之一。
二、核心化学成分
1.3391高速钢的性能基础源于其精确配比的化学成分(质量分数,wt%):
碳(C):0.80–0.95%。作为形成碳化物和保证马氏体硬度的关键元素,其含量直接影响最终硬度和耐磨性。 钨(W):5.5–6.7%。与碳形成高硬度、高熔点的碳化钨(WC),是提供红硬性的主要元素,在高温下能有效阻止晶粒长大。 钼(Mo):4.5–5.5%。部分替代钨,起到细化晶粒、提高韧性和淬透性的作用,并与钨协同增强高温性能。 铬(Cr):3.8–4.5%。主要提高淬透性,并形成氧化铬钝化膜,赋予材料一定的抗氧化性和耐腐蚀性。 钒(V):1.7–2.1%(部分资料提及2.7–3.2%)。形成极其坚硬、细小弥散的碳化钒(VC),显著提升材料的耐磨性和抗回火软化能力。 钴(Co):≤0.5%。少量添加可进一步提高红硬性和高温强度。 其他元素:硅(Si)≤0.45%、锰(Mn)≤0.40%、磷(P)≤0.030%、硫(S)≤0.030%,均为严格控制含量的残余元素。展开剩余67%三、物理与机械性能
物理性能: 密度:约 8.16–8.20 g/cm³。 熔点:约 1420–1460 ℃。 导热性:较低。 热膨胀系数:较高。 机械性能(热处理后): 硬度:63–67 HRC(典型值)。这是其作为切削工具的核心指标。 抗弯强度:3.5–4.0 GPa。 冲击韧性:0.30–0.40 MJ/m²,在高速钢中属于韧性较好的级别。 高温硬度:在 600℃ 时仍能保持 HRC 47–48 以上,部分优化工艺下可达 HRC 60 左右,体现了卓越的红硬性。四、热处理工艺
正确的热处理是发挥1.3391性能的关键,通常包括以下步骤:
预热:由于导热性差,需在 800–850℃ 进行预热,以减少热应力。 淬火:加热至 1180–1220℃(具体温度取决于成分和性能要求),使合金碳化物充分溶解于奥氏体中,然后采用油冷淬火。 回火:在 540–570℃ 的温度范围内进行 2–3次 回火,每次保温1-2小时。此过程能消除淬火应力,促使残余奥氏体转变为马氏体,并产生二次硬化,最终获得高硬度、高韧性和稳定性的综合性能。五、核心性能特点
超高硬度与耐磨性:得益于大量硬质碳化物(WC、VC)的均匀分布,热处理后硬度极高,能有效抵抗切削过程中的磨粒磨损,显著延长工具寿命。 卓越的红硬性:钨和钼的碳化物在高温下非常稳定,使刀具在高速切削产生的高温下不易软化,保持切削能力,这是其区别于普通工具钢的根本特性。 良好的韧性:钼元素的添加细化了晶粒,在保证高硬度的同时,提供了足够的韧性和抗冲击能力,使其能够承受断续切削、重载切削等复杂工况,减少崩刃风险。 优异的淬透性:高铬含量确保了材料具有良好的淬透性,即使是尺寸较大的工具或模具,也能在淬火后获得均匀的硬度和性能。 较好的加工性与热处理稳定性:在退火状态下硬度较低(≤262 HB),便于进行车、铣、钻等机械加工。热处理时变形量相对较小,有利于控制精密工具的尺寸精度。六、主要应用领域
凭借其综合性能,1.3391高速钢被广泛应用于以下领域:
切削工具:制造钻头、铣刀(立铣刀、面铣刀)、车刀、拉刀、齿轮刀具(滚刀、插齿刀)、丝锥、铰刀及机用锯条等,适用于加工不锈钢、合金钢、钛合金、镍基高温合金等难切削材料。 模具制造: 冷作模具:如冷冲模、冷挤压模、拉伸模、粉末冶金模,要求高耐磨和高抗压强度的场合。 热作模具:部分热锻模、压铸模镶块等,利用其高温下的性能稳定性。 耐磨零部件:用于制造耐磨衬板、轴承、导向件、冲头等高负荷、高摩擦的机械部件。 航空航天与汽车工业:加工发动机关键零部件(如钛合金叶片)、传动系统齿轮等高精度、高可靠性零件。七、供应形式
1.3391高速钢可通过多种形态供货,以满足不同加工需求:
棒材:是最常见的供应形式。 圆棒:直径范围广泛,从φ0.25mm的细丝到φ250mm以上的大圆钢。 方棒、六角棒:用于制作特定形状的工具坯料。 表面状态包括黑皮毛料、剥皮料、轻拉料、磨光料(光圆)等。 板材: 薄板:厚度0.1–4.0 mm,宽度可达1000 mm。 中厚板:厚度1–180 mm,用于制造冲压模板、刀片等。 锻材:通过锻造改善内部组织,提高致密性和力学性能,用于制造大型或关键的模具模块。 线材:用于制造小直径钻头、丝锥或作为焊丝材料。 特殊预成型材:如冲子料,已接近最终形状,可减少用户的加工量。 交货状态:绝大多数产品以软化退火状态供应,硬度低,便于用户进行机械加工,加工后再进行最终热处理。八、标准规范与牌号对照
国际/国外标准: ISO: HSS-E M2 (ISO 4957) AISI/SAE: M2 DIN: 1.3343 JIS: SKH51(近似) 中国标准:W6Mo5Cr4V2 (GB/T 9943-2018《高速工具钢》) 欧洲标准:EN ISO 683-17 中对应材料。发布于:江苏省新宝配资提示:文章来自网络,不代表本站观点。