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1 概述1

1.1 高速钢的发展简史1

1.2 高速钢的现状与展望5

1.3 我国高速钢的生产与发展8

1.4 高速钢的分类、钢号及成分10

参考文献16

2 合金元素在高速钢中的作用17

2.1 碳的作用17

2.1.1 碳含量对工具钢中合金碳化物类型的影响17

2.1.2 碳含量对高速钢淬、回火组织和性能的影响20

2.2 碳化物形成元素的作用24

2.2.1 碳化物形成元素含量对合金碳化物类型的影响24

2.2.2 钨的影响25

2.2.3 钼的影响27

2.2.4 钒的影响33

2.2.5 铬的影响36

2.2.6 其他碳化物形成元素的影响38

2.3 碳化物形成元素和碳的相互作用39

2.3.1 定比碳40

2.3.2 以斯蒂文平衡计算式为基础的判别与控制法41

2.4 钴的作用42

2.5 其他合金元素的作用46

2.5.1 硅的作用46

2.5.2 铝的作用47

2.5.3 铜的作用48

2.5.4 镍的作用49

2.5.5 稀土元素的作用50

2.5.6 氮的作用51

2.5.7 硼的作用52

2.6 杂质元素的影响52

2.6.1 氧的影响52

2.6.2 磷的影响53

2.6.3 硫的影响53

2.6.4 锡、砷、锑的影响54

参考文献55

3 高速钢的组织与转变57

3.1 相图58

3.1.1 Fe-W-C 相图58

3.1.2 Fe-W-Cr-C 系的 Fe-C 伪二元相图59

3.2 凝固过程61

3.2.1 平衡状态下的凝固顺序61

3.2.2 实际凝固过程63

3.3 铸态组织66

3.3.1 铸态组织的不均匀性66

3.3.2 莱氏体67

3.3.3 铸态共晶碳化物高温加热时的变化72

3.3.4 铸态共晶碳化物在热塑变加工中的变化75

3.4 碳化物75

3.4.1 常用试验研究方法76

3.4.2 高速钢中碳化物的类型和结构77

3.4.3 碳化物特性79

3.4.4 一次碳化物80

3.4.5 二次碳化物86

3.5 退火组织与转变87

3.6 淬火组织与转变90

3.6.1 加热过程中的转变91

3.6.2 冷却过程中的转变94

3.6.3 淬火组织相分析102

3.6.4 奥氏体晶粒103

3.7 回火组织与转变108

3.7.1 回火过程组织变化108

3.7.2 有关二次硬化碳化物的研究110

3.7.3 回火组织相分析113

参考文献114

4 高速钢的性能特点116

4.1 硬度和红硬性117

4.2 强度和韧性121

4.2.1 抗压强度121

4.2.2 抗弯性能122

4.3 耐磨性127

4.4.1 热塑性128

4.4 工艺性能128

4.4.2 冷加工塑性131

4.4.3 淬火过热敏感性131

4.4.4 裂纹敏感性132

4.4.5 异向性134

4.4.6 氧化与脱碳倾向134

4.4.7 可磨削性135

4.4.8 可焊性136

参考文献136

5 通用高速钢138

5.1 W18Cr4V(T1)钢139

5.1.1 基本参数140

5.1.2 热变形加工142

5.1.3 最终热处理与组织性能143

5.1.4 使用性能153

5.2 W6Mo5Cr4V2(M2)钢156

5.2.1 基本参数156

5.2.2 热变形加工157

5.2.3 最终热处理与组织性能158

5.2.4 使用性能169

5.3 W9Mo3Cr4V 钢170

5.3.1 基本参数171

5.3.2 热塑变形加工172

5.3.3 冷塑变形加工175

5.3.4 最终热处理及组织性能176

5.3.5 使用性能183

5.4 M1钢(W2Mo8Cr4V)186

5.4.1 基本参数187

5.4.2 最终热处理与组织性能188

5.4.3 使用性能193

5.5 W2Mo9Cr4V2钢(M7)197

5.5.1 基本参数197

5.5.2 热塑变加工198

5.5.3 最终热处理与组织性能199

5.5.4 使用性能205

5.5.5 各类刀具适用的热处理制度208

参考文献208

6 高性能高速钢210

6.1 概述210

6.2 加钴和高钒高速钢213

6.2.1 加钴高速钢213

6.2.2 高钒高速钢220

6.2.3 加钴和高钒高速钢的用途224

6.3 超硬高速钢225

6.3.1 M40高速钢225

6.3.2 10-4-4-3+10Co 型超硬高速钢235

6.4 国产高性能高速钢237

6.4.1 W12Mo3Cr4V3N 无钴超硬高速钢238

6.4.2 W6Mo5Cr4V2A1 无钴超硬高速钢253

6.4.3 Co3N 低钴超硬高速钢267

6.4.4 W9系列高性能高速钢275

6.5 时效硬化高速钢285

6.5.1 力学性能289

6.5.2 凝固态合金相和组织291

6.5.3 淬火(固溶)态组织293

6.5.5 逆转奥氏体问题294

6.5.4 时效硬化机制294

6.5.6 切削性能295

参考文献296

7 低合金高速钢298

7.1 国内外低合金高速钢的发展状况298

7.2 低合金高速钢主要钢种及其组织性能301

7.2.1 D950钢301

7.2.2 Vasco Dyne 钢311

7.2.3 W4Mo3Cr4VSi 钢312

7.2.4 W3Mo2Cr4VSi 钢319

参考文献324

8 高速钢生产艺326

8.1 冶炼327

8.1.1 电弧炉及其工艺327

8.1.2 氧化物炼钢331

8.1.3 炉外精炼339

8.1.4 浇注341

8.1.5 连铸351

8.1.6 孕育处理355

8.1.7 电渣重熔359

8.1.8 钢锭缓冷与退火366

8.2 热加工368

8.2.1 高速钢热变形的特点368

8.2.2 热加工过程对钢材质量的影响与控制371

8.2.3 开坯379

8.2.4 成材396

8.2.5 缓冷404

8.2.6 退火406

8.3 精整与深加工415

8.3.1 矫直416

8.3.2 钢坯精整修磨419

8.3.3 成品在线检验420

8.3.4 银亮钢421

8.3.5 冷拉钢423

参考文献430

9 粉末冶金高速钢432

9.1 粉末高速钢的原理432

9.1.1 快速凝固432

9.1.2 雾化粉末433

9.1.3 致密化436

9.2 生产工艺437

9.2.1 热等静压法437

9.2.2 冷压烧结法441

9.3 粉末冶金高速钢的质量特性443

9.3.1 组织结构444

9.3.2 工艺性能445

9.3.3 强韧性446

9.3.4 高合金化447

9.4 国外粉末冶金高速钢牌号及性能448

9.4.1 瑞典粉末冶金高速钢448

9.4.2 美国粉末冶金高速钢453

9.4.3 日本粉末冶金高速钢456

9.4.4 奥地利粉末冶金高速钢457

9.5 粉末冶金高速钢的新发展459

9.5.1 烧结高速钢459

9.5.2 近终形或异型粉末冶金高速钢459

参考文献461

9.5.3 粉末冶金高速钢复合材料461

10 高速钢的检验463

10.1 常规检验463

10.1.1 交货状态硬度464

10.1.2 淬回火硬度466

10.1.3 低倍组织467

10.1.4 断口478

10.1.5 共晶碳化物不均匀度479

10.1.6 碳化物颗粒度482

10.1.7 脱碳层483

10.2 特殊检验486

10.2.1 二次硬度、红硬性、高温硬度486

10.2.2 冲击韧性488

10.2.3 抗弯性能489

10.2.4 热处理过热敏感性及晶粒度490

10.2.5 抗压性能492

10.2.6 抗拉性能493

10.2.7 扭转性能493

10.2.8 耐磨性494

10.2.9 刀具效能试验496

10.2.10 其他试验497

参考文献498

11 高速钢的热处理499

11.1 退火499

11.2 淬火501

11.2.1 淬火加热设备501

11.2.2 淬火加热温度506

11.2.3 用金相组织判定淬火质量和确定淬火温度511

11.2.4 淬火加热时间514

11.2.5 淬火冷却518

11.3 回火526

11.3.1 回火温度与时间的互换性526

11.3.2 常规回火工艺527

11.3.3 回火充分与否的检测529

11.3.4 大型复杂件的回火530

11.3.5 快速回火531

11.4 冷处理532

11.5 高速钢的化学及表面处理533

11.5.1 蒸汽处理534

11.5.2 渗氮538

11.5.3 渗碳556

11.5.4 气相沉积(PVD 与 CVD)559

11.5.5 激光热处理567

参考文献571