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高钒高速钢以钒为主要添加元素，辅以铬钼等合金元素，充分利用钒碳化物(VC)硬度高、形态好的特点来提高材料韧性及耐磨性。国外主要采用高碳高钒(铌)类型的成分设计方案。钒是中国富有元素之一，虽然价格较锰、铬等元素贵，但是高钒高速钢的性价比很高。研究或应用的部分高钒高速钢的化学成份中除C、V外，还含有Cr、Mo，有些还含有W和Nb。V含量最高达15%，最低也不低于2%，C含量最高可达4.6%。高钒高速钢中钒碳质量比对其组织和性能也有很大的影响。根据定比碳规律，合金元素及碳含量满足合金碳化物分子式中的定比关系时，二次硬化的效应最好。VC中V、C的质量比为4.26：1，当钒含量高于化合比时，形成VC后的多余的钒只能溶于基体而造成贵重金属的浪费。当碳含量高于化合比时，形成VC后多余的碳除部分溶于基体外，剩余部分与成分中的铬、钼等其它合金元素形成复合碳化物。研究发现，当V/C=3时，高钒高速钢的耐磨性最佳，此时随碳、钒含量增加，耐磨性提高3~4倍。
高钒高速钢不仅有很高的硬度和相当的韧性，而且有优良的耐磨性，因此作为新一代耐磨材料，高钒高速钢备受关注。研究表明，高钒高速钢的耐磨性是高铬铸铁的3倍以上，是高锰钢的10倍以上，已被用于轧辊、锤头、球磨机衬板和转子体等多种耐磨件。俄罗斯在高速钢和一些结构钢的生产中也开展了用钒代替钨、钼和铌的应用研究。当前中国正处于高钒高速钢材料的研制、开发和生产应用的起步阶段，为此本文对其研究现状进行了综述并对发展前景进行了展望。
高钒高速钢的组织相当复杂，显微组织分析常采用以下几种方法：透射电镜相结构分析，扫描电镜形貌特征和微区成分分析，X射线衍射法分析碳化物相的组成，光学金相分析，显微硬度分析；插热分析法研究结晶温度；电子探针测定碳化物的成分等。与黑白金相相比，彩色金相可以分析较为复杂的显微组织。采用了KOH—K2[Fe(CN)6]水溶液和2，4，6-三硝基苯酚-Na2CO3水溶液作试剂对高钒高速钢的凝固组织进行分析，MC型碳化物经上述两种试剂腐蚀呈白色，M6C呈褐色。M2C和M7C3经前一种试剂腐蚀后呈褐色，M3C经后一种试剂腐蚀后呈褐色。高钒高速钢优良的耐磨性取决于碳化物的种类、形态、分布和数量，以及马氏体基体的性能和晶粒大小。高钒高速钢热处理后的组织为VC (Cr、Mo、Fe)7C3 M回 A残余；铸态组织中碳化物主要是MC和少量的M2C、M3C、M6C以及M7C3。研究表明，不同类型碳化物的形成取决于强碳化物形成元素；钒利于MC型碳化物形成，随钒含量的提高，MC型碳化物大量增加，在奥氏体晶界形成的M7C3和M6C型共晶碳化物明显减少。研究发现，新型高速钢的磨损机理主要是犁削和疲劳剥落，高钒高速钢组织中存在大量的细小弥散分布的高硬度MC型碳化物，可以有效地阻止磨粒切入基体，同时可以减轻疲劳脱落，因此耐磨性很好。
高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来...
高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的...
HRC能在60以上。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。①通用型高速钢：主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削 (如钻头、丝锥、锯条)和精密（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W...
冶炼工艺：
很多文献对高钒高速钢的冶炼工艺报导较少。文献[魏世忠，倪锋，龙锐，等．高碳高钒耐磨合金定向凝固过程研究[J]．铸造，2003，52(10)：20—24]对高钒高速钢的冶炼工艺进行了系统的论述，冶炼高钒高速钢的主要合金原料有钒铁、铬铁、钼铁和锰铁。用这些合金冶炼高钒高速钢时，应注意提高贵重而易烧损的钒的吸收率。由于钒在600℃以上极易被氧化，为了防止钒等合金元素的氧化，钒等合金元素应在熔化后期加入，加钒铁前进行预脱氧，加钒铁后尽量减少高温停留时间。为了提高钒的吸收率，出炉前加入0.1%的纯铝进行终脱氧，再以包底冲入法操作进行稀土变质处理。出炉温度为1600℃左右，浇注温度为大约1500℃。文献[刘海峰，刘耀辉，于思荣．高碳高钒系高速钢的耐磨性研究[J]．摩擦学学报，2000，20(6)：401—406]也曾经用不氧化法熔炼高钒高速钢，在1600℃时加铝脱氧出钢，并在包内预加自制复合变质剂进行变质处理。所有这些工艺都有效的防止了合金元素的氧化，提高了钒的吸收率。采用以上工艺，冶炼出的高钒高速钢具有优良的性能。
变质处理：
高钒高速钢常用的变质剂有稀土、钛、镁、RE-Ti-Mg和富铈混合稀土 钛铁复合变质剂。20—24]研究了稀土变质剂对高钒高速钢初生碳化物的影响，未经变质处理时，初生VC为椭圆形、方形、菱形和多角形等形态的颗粒。加入0.3%稀土变质处理后VC为圆整的球形或近似球形的颗粒，弥散分布在基体中，二元共晶VC受到与之共生的奥氏体限制，呈现为针状或短杆状。研究表明，加入1.0%钛或0.1%镁变质时，晶粒内和晶界上的网状碳化物得到明显细化；同时加入0.1%镁变质可以显著减少奥氏体和共晶碳化物的含量，使共晶碳化物的分布有所改善；加入1.4%RE-Ti-Mg复合变质剂后，显著改善了碳化物的分布，使晶粒细化，组织细小且均匀，绝大部分晶界碳化物呈现断网状分布。
凝固过程：
高钒铁碳合金凝固过程及元素的分布[J]．材料开发与应用，2003，18(6)：13—16]的研究结果表明，在高钒高速钢凝固过程中，随着温度的降低，液态合金冷却到液相线温度时，从金属液中首先析出VC颗粒，发生L→VC的结晶反应。随着VC的析出，液相中V含量降低，达到共晶成分点时，发生了共晶反应L→γ VC，这时奥氏体与VC同时析出。由于奥氏体为非小晶面相，而VC为典型的小晶面相，二者具有较大的离异共晶倾向，由于偏析，液相中Mo、Cr等元素的含量升高，当Mo、Cr的含量足够高时，液相在凝固后期将发生三元共晶反应L→γ VC M2C，所形成的三元共晶组织分布在奥氏体和VC的共晶团之间。
热处理工艺：
高钒高速钢含有大量合金元素，组成相多，组织复杂，热处理工艺明显不同于普通高速钢。国内关于高钒高速钢热处理工艺的报道很少，根据不同的化学成分制定出合理的热处理工艺，文献[王金国，周宏，苏源德，等．高碳高钒高速钢的高温硬度及热处理的研究[J]．金属热处理，2000，(3)：22—03]研究结果表明，随着淬火温度的升高，硬度都逐渐升高，达到某一温度时硬度出现峰值，成分不同时出现峰值的温度和峰值硬度也不同。随着碳含量增加，淬火硬度峰值温度向低温方向变化，若碳量不变钒量增加，硬度峰值温度升高。高钒高速钢回火时，硬度变化与普通高速钢相似。为使材料具有较高的硬度及良好的耐磨性，高温淬火需高温回火，低温淬火需低温回火；如果淬火温度高，而回火温度低，钢中残余奥氏体量就越多。高钒高速钢经多次回火后，硬度会降低，磨粒磨损耐磨性也随之下降。高钒高速钢合适的热处理工艺为1000~1050℃淬火，550℃回火，一次回火即可。
钢铁工业是国家的基础工业，轧辊由于工况条件恶劣，磨损量大而成为钢铁行业中用量很大的关键部件。随着世界轧钢行业的迅速发展，对轧辊的使用寿命提出了更高的要求，耐磨性较好的传统高铬铸铁轧辊已经不能满足人们的要求。20世纪80年代，日本川崎制铁(株)钢铁研究所就开发了高钒高速钢耐磨轧辊，所用合金成分(质量百分数/%：C1.0~3.7；Si0.5~1.6；Mn0.3~3.7；Cr3.6~9.1；Mo2.5~6.6；V3.1~8.6；Ni0.2~4.5；Cu0~2.0；W0~11.1；Nb0~1.8.)，并认为高钒高速钢的耐磨性基本上由均匀分布在基体上的V系粒状碳化物所决定。高钒高速钢复合轧辊与其它轧辊相比较具有很多优点：耐磨性是高铬铸铁的3倍左右，高镍铬复合轧辊的5~7倍；采用锻钢芯材，芯部强度高、韧性好，不易发生断辊事故；抗表面粗糙能力强，抗裂纹和抗剥落能力好。国内近几年才开始了对高钒高速钢轧辊的研究和应用，而且应用范围较小。为了得到更多的VC，以提高轧辊的耐磨性，轧辊成分逐渐向高碳高钒方向发展。
高钒高速钢、高铬铸铁耐磨性分析
高钒高速钢、高铬铸铁耐磨性分析
高碳高钒高速钢的耐磨性是高铬铸铁的3.2倍。VC显微硬度高、成团球状或团块状均匀分布在坚硬的马氏体基体上,使高碳高钒高速钢在具有高耐磨性的同时,具有较好的冲击韧性,可以安全可靠的取代高铬铸铁用作耐磨件。高碳高钒高速钢在冶金矿山行业有广阔的推广前景。
高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70～1.65%之间。含合金元素量较多，总量可达10～25%。
按所含合金元素不同可分为：
①钨系高速钢（含钨 9～18%）；
②钨钼系高速钢（含钨5～12%,含钼2～6%）；
③高钼系高速钢（含钨0～2%,含钼5～10%）；
④钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒 1～2%）和高含钒量(含钒2.5～5%)的高速钢；
⑤钴高速钢（含钴 5～10%）。
按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。
①通用型高速钢：主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢（硬度HRC68～70）,主要用于制造切削难加工金属（如高温合金、钛合金和高强钢等）的刀具，常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
钢号：W18Cr4V(W18)
硬度HRC：62-65
抗弯强度/GPa：3.0-3.4
冲击韧性/（MJm²）：0.18-0.32
600℃时的硬度HRC：48.5
特点：强度较好，可磨性好，可用普通钢玉砂轮磨削，耐热性中等，热塑性差
主要用途：通用性强，广泛用于制造钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具及拉刀等。
钢号：W6Mo5Cr4V2(M2)
硬度HRC：63-66
抗弯强度/GPa：3.5-4.0
冲击韧性/（MJm²）：0.30-0.40
600℃时的硬度HRC：47-48
特点：强度高，热塑性好，耐热性、可磨性稍次于W18Cr4V，可用普通钢玉砂轮磨削
主要用途：适用于制作热成形刀具和承受冲击、结构薄弱的刀具
钢号：W14Cr4VMnRE
硬度HRC：64-66
抗弯强度/GPa：约4.0
冲击韧性/（MJm²）：约0.31
600℃时的硬度HRC：50.5
主要用途：切削性能与W18Cr4V相当，适于制作热轧刀具。
HSS是英文High speed steels的缩写，相应的中文名是高速钢，高速钢是制造刀具的一种常用材料。
又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10~25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性--红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。
高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860~880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800~850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加 热到淬火温度1190~1290℃(不同牌号实际使用时温度有区别)，后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2~3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。
⑴生产制造方法:通常采用电炉生产，曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。
⑵用途:用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。
1870~1898:英国Mushet自硬钢(C2%，W7%，Mn2。5%)，切削中碳钢速度达到8m/min;
1898~1900:美国F。W。Taylor和英国M。White发明接近钢熔点的高温淬火和高温回火，并以Cr-W钢 (C1。85%，W8%，Cr3。8%)取代Mushet的Mn-W自硬钢，从而创立了高速钢。切削中碳钢的切削速度达20 m/min。1900年在巴黎国际博览会上表演高速切削成功;
1903:出现现代高速钢的原始成 分(%):C 0。7、W14、Cr4;
1904:美国John Mathew向高速钢中加入0。3%V;
1906:试用电炉冶炼高速钢;
1910:确立T1(W18Cr4V)钢成分(C 0。75% 、W18%、Cr4。0%、V1。0%)，切削中碳钢速度达30 m/min;
1912:德国Becker向钢中加入3%~5%Co，提高了钢的热硬度;
1918:3t电弧炉试炼高速钢成功，替代了坩埚炉，得以生产较大尺寸的钢锭和钢材;
1923:加入钴量达12%~15%，切削速度达40 m/min以上;
1932:美国J·V·Emmons发明以Mo代替W的高钼钢M1;
1937:美国W·Breelor发明W-Mo系列钢M2;
1939:美国J·P·Gill发明高碳高钒钢，称Super HSS，含钒3%~5%，淬回火硬度达HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差;
1953:出现加硫(0.05%~0.2%)易切削高速钢;
1958~1963:平衡碳原理提出与应用，美国发明M40系列钢，硬度达到HRC70的超硬(Extra-hard)钢，最早为M41和M42;
1965:美国Crucible Steels公司发明粉末冶金法生产高速钢;
1970:瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速钢投产，电渣重熔高速钢开始用于大截面材生产，高速钢用于高载荷冷作模具日益增多;
1980:氮化钛涂层的物理气相沉积法(PVD)成功用于部分高速钢刀具，使用寿命成倍提高，对高速钢的应用和发展具有重要意义;
1990:粉末高速钢新钢种热处理硬度达HRC70-72，综合性能优良的低合金高速钢重新受到重视和发展，替代部分通用高速钢，以节约 合金资源。
高速钢是一种复杂的钢种，含碳量一般在0.70~1.65%之间。含合金元素量较多，总量可达10~25%。
一、按所含合金元素不同可分为:
①钨系高速钢(含钨 9~18%);
②钨钼系高速钢(含钨5~12%，含钼2~6%);
③高钼系高速钢(含钨0~2%，含钼5~10%);
④钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒 1~2%)和高含钒量(含钒2.5~5%)的高速钢;
⑤钴高速钢(含钴 5~10%)。
二、按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种:
①通用型高速钢:主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具(如滚刀、插齿刀、拉刀)，常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC68~70)，主要用于制造切削难加工金属(如高温合金、钛合金和高强钢等)的刀具，常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。
一、化学成分
含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素
二、物理性能
高速钢一般不做抗拉强度检验，而以金相、硬度检验为主。钨系和钼系高速钢经正确的热处理后，洛氏硬度能达到63以上，钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松，一般疏松应小于1级。金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。高速钢中碳化物不均匀度对质量影响最大，如今冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求，通常情况下应小于3级。用高速钢制造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外，还有一个重要因素是具有红硬性。红硬性是指刀具在高速切削时，刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580~650℃，保温1小时，然后冷却，这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点，如钨系高速钢为1210~1240℃，高钼系高速钢为1180~1210℃。淬火后一般需在 540~560℃之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命，可对其表面进行强化处理，如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。
检验高速钢碳化物不均匀度与试样的腐蚀时间有关。有关标准中只提出腐蚀要适当不能过腐蚀，这一点往往被人们所忽视。实践证实，如果发生了过腐蚀，就会将碳化物染黑，表现出不均匀程度改善的假相，就可能将质量不好的高速钢误判为优质钢，这一点尤为重要。
一、生产厂家
在中国，上钢五厂、河冶科技是生产高速钢的主要生产厂家
二、进口产地
中国主要从日本、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。
三、其它产品
HSS-High Strength Steel高强度钢
AHSS--Advanced High Strength Steel先进高强度钢。
UHSS--Ultra High Strength Steel超高强度钢。
低合金高速钢是一种钨钼元素含量较低、钨当量不超过10%而铬、钒与普通高速钢相同的高速钢。
高速钢主要种类