高速鋼刀具是專業做刀片用的

00年前，美國機械工程師泰勒(F.W Taylor)和冶金工程師懷特(M.White)在經過廣泛而係統的切削試驗之後，確立了切削用高速鋼的最佳成分W18Cr4V(C 0.75%，W 18%，Cr 4.0%，V 1.0%)，當時切削中碳鋼速度為(wei) 30m/min，比之前提高了十幾倍。這一成果帶來了機械加工的劃時代革命，也因此使得刀具材料在進入19世紀後呈現出異乎尋常的發展速度，創造了的輝煌。100年來，盡管不斷出現各種新的刀具材料，但高速鋼依然沒有被曆史所淘汰，一直沿用並發展至今，甚至曾長期 占據。

刀具材料的發展因其對切削技術、機械加工的直接影響，從(cong) 而間接地影響了人類經濟社會(hui) 的發展，而刀具材料具裏程碑意義(yi) 的事件莫過於(yu) 高速鋼的成功研製。

更多的人願意用1900年巴黎博覽會(hui) 上高速鋼刀具的公開演示作為(wei) “高速鋼元年"，不僅(jin) 因為(wei) 這個(ge) 時間的簡單易記，或許更因為(wei) 高速鋼刀具當年所引起的轟動效應；有人則願意記錄泰勒和懷特研製成功高速鋼的1898年，因為(wei) 那是一個(ge) 從(cong) 無到有的突破；另有一些文獻記錄則強調1906年，那一年泰勒和懷特確立了真正影響後世百年的W18Cr4V。哪一年對今天的我們(men) 而言，或許已不再那麽(me) 重要，重要的是高速鋼乃至其他刀具材料的發展到底將去向何方？

1910年，一位英國人這樣寫(xie) 道：“在1900年巴黎博覽會(hui) 上，一些工程師看到了一部高速運轉的車床，上麵裝有一個(ge) 工具，正用它尖頭的熾熱消除一個(ge) 暗藍色 碎片，工程師們(men) 意識到他們(men) 親(qin) 眼見證了工具鋼和機床方麵的一個(ge) 革命的開始。"

巴黎的這件展覽品是匹茲(zi) 堡伯利恒鋼鐵公司的產(chan) 品，它正是泰勒和懷特所進行的試驗的刀具材料，是由製造時經過一種熱處理的鉻鎢鋼製成的，其車削速度比碳鋼高出十幾倍。盡管刀具由於(yu) 與(yu) 工件磨擦生熱而呈暗紅色，但卻鋒利不減，削鐵如泥，觀眾(zhong) 無不瞠目結舌。此後，這種鋼就獲得了“高速鋼(high-speed steel)"的美名。

人們(men) 開始認識到這種鋼的優(you) 點，並設計可以利用這種鋼的有效刀具——車刀、刨刀、鑽頭、銑刀等等。一場革命開始了。最初高速鋼隻用於(yu) 粗切，但是隨著不斷的改進，各種刀具都紛紛變成了高速鋼材料。人們(men) 逐漸發現高速鋼具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性等特點，有較好的工藝性能，強度和韌性配合好，而且具有很好的紅硬性。於(yu) 是，高速鋼成為(wei) 了刀具材料市場上幾十年的“霸主"。

在隨後的時間裏，隨著被加工材料的不斷變化以及生產(chan) 加工的需要，人們(men) 不斷改變高速鋼的成分，先後出現了鈷高速鋼、高鉬高速鋼M1、鎢鉬高速鋼M2、高碳高釩高速鋼(超高速鋼)、加硫易切削高速鋼、超硬高速鋼M40係列；直至1965年，美國Crucible Steels公司發明了粉末冶金高速鋼，之後由瑞典Stora廠於(yu) 1970年投入生產(chan) 。

高速鋼常用於(yu) 鑽頭、絲(si) 錐、鋸條以及滾刀、插齒刀、拉刀等精密刀具，尤適用於(yu) 製造複雜的薄刃和耐衝(chong) 擊的金屬切削刀具。

高速鋼刀具100年來的發展大致可以分為(wei) 兩(liang) 半，前半個(ge) 世紀是高速鋼刀具的輝煌，高速鋼被用來製造幾乎所有品種的刀具以實現各種切削加工。但隨著各種被加工材料機械性能的不斷提高，高速鋼逐漸難以招架。

1923年，硬質合金的出現使得切削速度提高到每分鍾一百多米至幾百米，而且其硬度更高，可以切削高速鋼所加工不了的材料，但由於(yu) 硬質合金脆性較大，可加工性又差，因此隻能在部分加工範圍內(nei) 代替高速鋼，在很長一段時間內(nei) 並沒有撼動高速鋼的。

但後來，硬質合金的性能不斷提高，發展了許多新品種，逐漸蠶食著高速鋼刀具的*。

隨後又出現了陶瓷、立方氮化硼、人造金剛石等更為(wei) 先進的刀具材料，它們(men) 的硬度和耐磨性又超過了硬質合金。盡管它們(men) 由於(yu) 脆性大、價(jia) 格昂貴等原因難以占據較大的*，但這對高速鋼刀具而言，尤其是近三四十年以來，無疑使其下滑十分明顯，硬質合金刀具至今已經替代了很大一部分高速鋼刀具。於(yu) 是，逐漸形成了以硬質合金刀具和高速鋼刀具為(wei) 主體(ti) 的行業(ye) 架構。

如今，高速鋼刀具的確是風光不再了。根據有關(guan) 統計，硬質合金刀具已占世界刀具消費總額的55%，高速鋼刀具為(wei) 40%，超硬刀具為(wei) 5%。近20年高速鋼刀具產(chan) 值每年遞減1.25%，而硬質合金刀具則每年遞升1.1%。

另一方麵，高速鋼材料中的一些主要元素如鎢的儲(chu) 藏資源在世界範圍內(nei) 日漸枯竭，據估計其儲(chu) 量隻夠再開采使用40～60年，因此高速鋼本身也麵臨(lin) 嚴(yan) 峻的發展危機。

國際生產(chan) 工程學會(hui) (CIRP)在一項研究報告中指出：“由於(yu) 刀具材料的改進，允許的切削速度每隔十年幾乎提高一倍。"在這100年中，不斷有新的材料出 現，原有的材料也不斷改進。

盡管高速鋼刀具在的銷售額不斷減少，但是高性能的鈷高速鋼和粉末冶金高速鋼的使用量卻在不斷增加，主要用於(yu) 鈦合金等難加工材料的切削。它們(men) 比普通的高速鋼有更好的耐磨性、紅硬性和使用的可靠性，尤其是粉末冶金高速鋼的性能更好，甚至在綜合評價(jia) 中優(you) 於(yu) 硬質合金刀具。

粉末冶金工藝可在高速鋼中加入較多合金元素而不會(hui) 損害材料的強韌性或耐磨性，從(cong) 而可製成具有高硬度、高耐磨性、可吸收切削衝(chong) 擊、適合高切除率加工和斷續切削加工的刀具，大有逐漸取代脆性較大、在切削衝(chong) 擊下易發生碎裂的整體(ti) 硬質合金刀具的趨勢。

近幾年，用高性能高速鋼製造的刀具已擴大應用到一般的加工中，成為(wei) 國外高速鋼刀具的常規產(chan) 品。世界粉末冶金高速鋼在刀具上的應用及各類刀具占的百分比已達到齒輪刀具占70%，拉刀占30%，立銑刀占20%，鑽頭占1%，這有助於(yu) 維持高速鋼刀具的應用領域。

盡管世界範圍來講，已全麵進入硬質合金刀具時代，但就國內(nei) 而言，高速鋼刀具依然占有相當強勢的份額。不過，我國高速鋼刀具仍舊主要是普通高速鋼，高速鋼的品級有待提升。

由於(yu) 礦藏資源日益枯竭以及其他刀具材料的不斷侵蝕，高速鋼刀具是否真能在曆史舞台上繼續活躍100年，實難可知，但顯而易見的是，它肯定會(hui) 在較長時間內(nei) 繼續存在並繼續發揮重要的作用。國內(nei) 頻頻有聲討普通高速鋼生產(chan) 的聲音，甚至大有打殺圍堵的意味，一位行業(ye) 專(zhuan) 家則堅稱，“國內(nei) 普通高速鋼的市場需求依然旺盛(盡管這並不符合世界刀具發展的主流)，有需求生產(chan) 企業(ye) 自然樂(le) 意供應，我們(men) 更應該做的恐怕是引導而不是圍堵，引導企業(ye) 提升高速鋼刀具的品級，減少大量低附加值產(chan) 品的生產(chan) 。

對拉刀、滾刀、鉸刀、銑刀等複雜高速鋼刀具，在低溫條件下，進行碳、氮、硫、硼、氧等多元素共滲，使刀具的耐用度平均提高2 倍～5倍。這是因為(wei) 這些元素滲入刀具表層後，使刃具表層的化學成分發生了變化，在切削過程中起到了減小摩擦和自潤滑作用，從(cong) 而降低了切削力和切削熱，提高了刀具耐用度，降低了生產(chan) 成本。

此工藝簡單，工作溫度低，是一種提高複雜高速鋼刀具耐用度的有效措施。

高速鋼刀具一般不做抗拉強度檢驗，而以金相、硬度檢驗為(wei) 主。

鎢係和鉬係高速鋼經正確的熱處理後，洛氏硬度能達到63以上，鈷係高速鋼在65以上。鋼材的酸浸低倍組織不得有肉眼可見的縮孔 、翻皮。中心疏鬆，一般疏鬆應小於(yu) 1級。

金相檢驗的內(nei) 容主要包括脫碳層、顯微組織和碳化物不均勻度3個(ge) 項目。

1.高速鋼不應有明顯的脫碳。顯微組織不得有魚骨狀共晶萊氏體(ti) 存在。

2.高速鋼中碳化物不均勻度對質量影響最大，冶金和機械部門對碳化物不均勻度的級別 十分重視。根據鋼的不同用途可對碳化物不均勻度提出不同的級別要求，通常情況下應小於(yu) 3級。

3.用高速鋼製造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足夠的韌性之外，還有一個(ge) 重要因素是具有紅硬性。（紅硬性是指刀具在高速切削時，刀刃在紅熱狀態下抵抗軟化的能力。）

一種衡量紅硬性的方法是先把鋼加熱至580～650℃，保溫1小時,然後冷卻,這樣反複4次後測量其硬度值。高速鋼的淬火溫度一般均接近鋼的熔點，如鎢係高速鋼為(wei) 1210～1240℃，高鉬係高速鋼為(wei) 1180～1210℃。淬火後一般需在 540～560℃之間回火3次。提高淬火溫度可以增加鋼的紅硬性。為(wei) 了提高高速鋼刀具的使用壽命，可對其表麵進行強化處理，如低溫氰化、氮化、硫氮共滲等。