钨钢于高速钢的对比与刀片应用

一、钨钢的介绍：

钨钢，又称为硬质合金，是指至少含有一种金属碳化物组成的烧结复合材料。碳化钨，碳化钛，碳化钽是钨钢的常见组份。碳化物组份(或相)的晶粒尺寸通常在0.2-10微米之间，碳化物晶粒使用金属粘结剂结合在一起。粘结剂通常是指金属钴(Co)，但对一些特别的用途，镍(Ni)，铁(Fe)，或其它金属及合金也可使用。对于一个待定的碳化物和粘结相的成份组合称之为“牌号”。

钨钢的分类根据ISO标准进行。这种分类的依据是工件的材料种别(如P,M,K,N,S,H牌号)。粘结相成份主要是利用其强度和耐蚀性。

钨钢的基体由两http://www.dghtdp.com 钨钢刀片 部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴、镍和钛。因此就有了钨钴合金、钨镍合金及钨钛钴合金。

含钨的钢材，比如高速钢和某些热作模具钢，钢材中含钨对钢材硬度和耐热性能有很显著的提高，但是韧性会急剧下降。

钨资源的主要应用也是硬质合金，也就是钨钢。硬质合金，被称为现代工业的牙齿，钨钢制品的使用程度非常广泛。

我国硬质合金产业存在的主要问题：一是企业规模较小，产业集中度不高。据不完全统计，199家硬质合金企业平均年产能176吨，平均年产量仅86吨，年产量在1000吨以上的企业只有4家。二是科技投入较少，缺乏高端技术人才，技术研发能力较弱。我国硬质合金工业在科技方面的投入不到销售收入的3%，科技研发水平不高，原创性核心技术成果较少。三是产品质量水平较低，产品结构有待调整。我国硬质合金产量占世界总产量的40%以上，但硬质合金销售收入不足全球的20%，主要是由于高性能超细合金、高精度高性能研磨涂层刀片、超硬工具材料、复杂大异制品、精密硬质合金数控刀具等高附加值产品产量较少、深加工配套不足以及品种不全所致。

随着中国汽车产业急速扩张，汽车零部件加工的切削工具的需求不断增大，中国钢铁、交通、建筑等领域对硬质合金的需求也愈发旺盛。在国外硬质合金跨国公司的战略图景中，中国市场已经悄然由配角变为主角。

分析指出，到“十二五”末期，我国硬质合金产量达到3万吨，销售收入达到300亿元，深加工产品产量占硬质合金总量的40%以上。出口相比“十一五”将翻一番，力争超过10亿美元。硬质合金将向精深加工、工具配套方向发展;向超细、超粗及涂层复合结构等方向发展;向循环经济、节能环保方向发展;向精密化、小型化方向发展。

二、高速钢(High Speed Steels)的介绍：

又名风钢或锋钢，又称白钢。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，必须经过淬火、回火等一系列过程。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。

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。

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。

三、上述两者的区别

1、高速钢成分分析：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、结构薄弱的刀片

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。

2、而钨钢经过烧结过程

钨钢烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度（烧结温度），并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的钨钢材料。

钨钢烧结过程的四个基本阶段：

1、脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化：

成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。

粉末表面氧化物被还原，在烧结温度下，氢可以还原钴和钨的氧化物，若在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反应还不强烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，表面扩散开始发生，压块强度有所提高。

2、固相烧结阶段（800℃——共晶温度）

在出现液相以前的温度下，除了继续进行上一阶段所发生的过程外，固相反应和扩散加剧，塑性流动增强，烧结体出现明显的收缩。

3、液相烧结阶段（共晶温度——烧结温度）

当烧结体出现液相以后，收缩很快完成，接着产生结晶转变，形成合金的基本组织和结构。

4、冷却阶段（烧结温度——室温）

在这一阶段，钨钢的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化，可以利用这一特点，对钨钢进行热处理以提高其物理机械性能。

四、两者的应用：

都适用于机械刀片的生产：刀具适用于冶金、造纸印刷、纸箱包装、橡胶塑料、食品加工、电子电池等行业。

比如刀片有：齿形刀片 分切刀片 钨钢刀片 合金刀片 分条刀片 圆刀片