縱觀世界上所有的鋼材，高速鋼無(wú)疑是整個(gè)制造過(guò)程中最難的鋼材之一，無(wú)論是化學(xué)成分、組織和性能之間的復(fù)雜關(guān)系，還是冶煉、澆注、鍛造、軋制、拉絲、塑性成型、焊接和熱處理的難度。高速鋼自問(wèn)世以來(lái)已有100多年的歷史，一直被稱(chēng)為制造金屬切割刀具。有人說(shuō)“高速鋼的奧秘?zé)o窮”，也有人說(shuō)“高速鋼的變化是不可預(yù)測(cè)的”。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)高速鋼進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究和改革創(chuàng)新，豐富了熱處理寶庫(kù)。
碳在高速鋼中的作用是什么？
碳是高速鋼中最重要的元素，其作用機(jī)制是碳化物的形成和轉(zhuǎn)化-溶解、沉淀和聚集。含量必須適當(dāng)，不能過(guò)多，也不能過(guò)少。當(dāng)含量較低時(shí)，不能形成足夠數(shù)量的復(fù)合碳化物，因此在淬火加熱過(guò)程中溶解在固溶體中的碳化物會(huì)降低鋼的硬度、紅色硬度和耐磨性。如果碳含量高，淬火加熱時(shí)碳和合金元素的濃度會(huì)增加，從而提高鋼的硬度和紅色硬度，但也會(huì)帶來(lái)一些不利影響:碳化物不均勻度增加，塑性降低脆性增加，工藝性能變差(鍛造和軋制容易開(kāi)裂)、降低鋼的熔點(diǎn)，因此容易產(chǎn)生過(guò)熱過(guò)熱。含碳量的增加會(huì)使奧氏體淬火后殘留（rR）增加，增加回火難度。過(guò)去M35鋼由于碳含量較低(0.80%~0.90%)，淬火后硬度不能達(dá)到67HRC以上；由于碳含量較高，501鋼(M2A1)存在許多問(wèn)題，現(xiàn)在兩鋼都回到了正常碳含量。GB與原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)相比，T9943新標(biāo)準(zhǔn)最大的亮點(diǎn)就是碳的變化。
高速鋼中含有多少碳？應(yīng)遵循固定比碳法則。雖然鋼廠生產(chǎn)的高速鋼成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但可能不適合你。工具廠應(yīng)根據(jù)自己的產(chǎn)品選擇具有中等競(jìng)爭(zhēng)力的碳含量鋼。
如何計(jì)算02高速鋼的碳飽和度？
平衡碳是給出鋼中所有碳化物形成的元素，當(dāng)按定比碳關(guān)系達(dá)到平衡時(shí)，碳含量通常是按下式計(jì)算的。
Cs=0.33W+0.06Mo+0.06Cr+0.2V
在公式中，Cs是理論上計(jì)算的“平衡碳”，“平衡碳差”表示計(jì)算出的Cs與實(shí)際含碳量之間的差異，即ΔC=Cs-C實(shí)
C實(shí)／Cs的比值是碳飽和度，常用“A”來(lái)表示。
舉例來(lái)說(shuō)，M2鋼的實(shí)際化學(xué)成分是(質(zhì)量分?jǐn)?shù)：%)：0.85C、5.97W、4.95Mo、3.97Cr、1.82V。碳平衡、碳平衡、碳飽和度計(jì)算分別為：
平衡碳（Cs）=0.033×5.97+0.063×4.95+0.06×3.97+0.2×1.82=1.103
平衡碳差值（ΔC）=1.103-0.85=0.253
碳飽和度（A）=0.85/1.103=0.771
對(duì)M2鋼267個(gè)爐號(hào)340t含碳量進(jìn)行了大致分析，熱處理試驗(yàn)A值對(duì)鋼性能的影響是：當(dāng)A值為0.76~0.83時(shí)，綜合性能良好。
03碳飽和度與淬火溫度和熱處理后硬度有關(guān)？
如果按9.5計(jì)算，在正常淬火溫度范圍內(nèi)，每增加11~13℃，晶粒度就會(huì)增加1級(jí)?！a(chǎn)10.5級(jí)晶粒度組織，Ｍ２鋼淬火溫度（t）和A值有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，作者的經(jīng)驗(yàn)是：
A=0.70t=1227~1238℃
A=0.73t=1222~1233℃
A=0.76t=1218~1231℃
A=0.79t=1212~1223℃
A=0.82t=1210~1221℃
Ａ值越高，淬火溫度越低，反之亦然，根據(jù)Ａ確定淬火溫度是科學(xué)的，行之有效，已得到國(guó)內(nèi)同行的認(rèn)可。
知道了Ａ值，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)淬火后的硬度，經(jīng)驗(yàn)式如下：
對(duì)于Ｍ２鋼而言：ＨＲＣ＝Ａ／(０．０１２８５Ａ＋０．００１８５)例如Ｍ２鋼Ａ值為０．７７，則ＨＲＣ＝０．７７/０．０１２８５×０．７７＋０．００１８５＝０．７７/０．０１１７４４５≈６５．六。刀具在實(shí)際生產(chǎn)中的硬度是65。～６６ＨＲＣ，很一致，要想硬度高，一定要選擇。Ａ鋼制價(jià)值高。
為什么04高速鋼刀淬火要預(yù)熱？
高速鋼是一種高合金工具鋼，含有大量的合金元素，導(dǎo)熱性能差，塑性低，因此高速鋼淬火必須經(jīng)過(guò)預(yù)熱，具有四大優(yōu)點(diǎn)。
減少應(yīng)力和變形開(kāi)裂的可能性。
縮短高溫加熱時(shí)間，減少氧化、脫碳傾向。
(3)首先在空氣爐中預(yù)熱，然后在鹽浴爐中預(yù)熱，避免爆炸危險(xiǎn)，有利于安全生產(chǎn)。
(4)中溫預(yù)熱一般在850℃左右，使珠光體在較低溫度下向奧氏體轉(zhuǎn)換，有利于降低最終相變應(yīng)力。
05高速鋼碳化物不均勻等級(jí)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是什么？
嚴(yán)重的碳化物不均勻性會(huì)降低鋼的硬度和紅色硬度。如果是網(wǎng)狀堆積，會(huì)破壞鋼組織的連續(xù)性，導(dǎo)致刀具在使用過(guò)程中易碎或斷裂。高速鋼碳化物不均勻×在100倍顯微鏡下觀察。
