切削工具用的合金工具钢

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第301页（1783字）

这一类工具钢属于含有少量合金元素的高碳低合金钢。由于合金元素含量低，硬度、强度、耐磨性、特别是红硬性远不及高速工具钢，一般切削温度超过300℃时，刀具即失去切削性能，不能适应高速切削的需要。但合金工具钢正由于合金元素含量低，因而具有较好的锻造，热处理和机械加工等工艺性能，价格也较为低廉，同碳素工具钢相比，又具有淬透性好，热处理变形小等特点，所以仍用于一些低速条件下小型和细长刀具的制造。作为金属切削工具常用的合金工具钢有9SiCr、CrWMn、W和CrW5，有时也用Cr2或9Mn2V。此外，GB1299－77量具刃具用钢钢组中CrMn、Cr2主要作为量具用钢，8MnSi、9Cr2可用于木工工具，Cr06专门用来制造剃刀、雕刻刀和外科手术用锋利的手术刀，V钢可作为刀具材料，但多用于凿子、风钻、风镐等凿岩工具。这些钢号中除9SiCr、CrWMn、CrMn钢产量稍大外，其余钢号用量极少。GB1299－77量具刃具用钢的化学成分见表101。

表101 GB1299－77量具刃具用钢钢号和化学成分

注：硫、磷含量各不大于0．030%。

9SiCr是我国应用较为广泛的一种合金工具钢，不但被用来制造切削工具，如板牙、手用丝锥、手用铰刀和硬质合金钻头刀体，而且也用于小型冲模和夹具零件。9SiCr中由于含有铬和硅，铬提高了钢的淬透性，可以进行分级淬火和等温淬火，减少了热处理变形；硅除增强淬透性外，还提高了工具钢淬火后的抗回火稳定性，并增大碳化物的分散度，在低温回火的情况下，使碳化物弥散析出，均匀分布，改善了淬火钢的机械性能。一般9SiCr在860～870℃淬火，180～200℃回火，硬度可达HRC60以上。但9SiCr过热敏感性和脱碳敏感性较为严重，如淬火加热温度超过880℃时，将会引起晶粒显着长大，造成淬火后组织粗大。此外，加热过程中要防止氧化脱碳。

W和CrW5钢中随着钨的加入，并不增强淬透性，主要是生成合金碳化物，提高工具钢的硬度和耐磨性。W钢加热到800～830℃水淬，硬度不低于HRC62；CrW5经820～840℃水淬，硬度可达HRC65～67。由于W钢淬透性较差，只能用来制造截面较小，切削速度较低，工作温度不高的小型切削工具。CrW5因具有高的室温硬度和耐磨性，多用来制造各种精加工刀具，如中等切削速度下工作的小型车刀、铣刀和雕刻用刀具。这两种钢的可磨削性良好，可以保证光洁表面和精确的尺寸，但碳化物不均匀度增高，所以已逐渐被其他工具材料代替。

CrWMn属冷作模具钢，但也普遍用来制造细长刀具和夹具零件，在我国也是年产量较大应用较广的一个合金工具钢钢号，其应用范围与9SiCr相同。CrWMn保留了钨钢的特点，具有高的室温硬度和耐磨性，由于含铬和锰，又具有良好的淬透性，当加热到820～840℃经油淬或经150℃硝盐淬火，硬度可达HRC62以上。因CrWMn在250～350℃之间回火呈现回火脆性，所以为提高韧性，回火温度应不超过260℃。作为切削工具一般在150～170℃回火，硬度为HRC62～65。用来制造板牙时，在190～200℃回火，硬度仍可保持HRC60～63。同9SiCr相比，CrWMn的韧性、耐磨性和加工工艺性能都有改善，特别适于制造低速条件下大直径的尖刃刀具，如丝锥、拉刀和造纸业用的切纸刀以及切削木材用的刨刀等。

制造金属切削工具除高速工具钢和合金工具钢外，有时也采用铬轴承钢GCr6或GCr9。铬轴承钢属高碳低铬合金钢，由于含有少量铬，显着提高钢的淬透性和淬硬性，压力加工和机械加工性能又与碳素工具钢接近，优于含硅和含钨的工具钢，可以用来代替碳素工具钢和合金工具钢制造小直径的钻头、丝锥等工具。

用于工模具的铬轴承钢钢号和化学成分见表102。

表102 铬轴承钢钢号和化学成分