ASTM M41高速钢的高耐磨性

　　ASTM M41高速钢的用途及特性

　　美国ASTM M41

　　粉末高速钢标准:ASTM A600

　　ASTM M41

　　粉末高速钢为钴钨钼高速钢，提高了红硬性及高温硬度，改善了耐磨性，有较好的切削性，但强度和冲击韧性较低，易于氧化脱碳，用作齿轮刀具、铣削工具以及冲头、刀头等工具，供切削硬质材料用。

　　ASTM M41

　　化学成分：

　　碳C：1.05～1.15

　　硅Si：0.15～0.50

　　锰Mn：0.20～0.60

　　硫S：≤0.030

　　磷P：≤0.030

　　铬Cr：3.75～4.50

　　钼Mo：3.25～4.25

　　钨W：6.25～7.00

　　钒V：1.75～2.25

　　钴Co：4.75～5.75

　　ASTM M41

　　主要特性：高钨高钴含钒高速钢，具有很好的耐磨性，硬度高，抗回火稳定性良好，高温硬度和热硬性均较商，因此，工作温度高，工作寿命较其他的高速钢成倍提高。

　　一、特性

　　(一)化学成分与硬度

　　化学成分影响

　　ASTM M41高速钢主要化学成分包含铁(Fe)、碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)和钴(Co)等。其中，碳含量决定了钢的基本硬度，而钨、钼、钒等元素与碳形成硬质碳化物，如碳化钨(WC)、碳化钼(MoC)和碳化钒(VC)等，这些碳化物极大地提高了钢的硬度。铬元素有助于提高钢的淬透性、抗氧化性和耐腐蚀性。钴元素的加入增强了钢的热稳定性，经过合适的热处理后，ASTM M41高速钢的硬度可达到HRC67 - 70。

　　与其他高速钢对比

　　与不含钴的M2高速钢相比，M41由于含有钴元素，其高温硬度保持性更好。例如，在切削硬度为HRC55 - 58的高温合金时，当切削温度升高到650 - 700°C，M2高速钢的硬度会显著下降，而M41高速钢仍能保持较高的硬度，从而在切削效率和刀具寿命方面表现出明显优势。

　　(二)耐磨性

　　耐磨原理

　　ASTM M41高速钢的耐磨性得益于其内部的硬质碳化物结构。这些硬质碳化物弥散分布在钢的基体中，在与工件材料摩擦时，硬质碳化物承担了大部分的摩擦力，保护基体免受严重磨损。而且，在磨损过程中，合金元素的存在可能促使新的耐磨相在表面形成，进一步增强耐磨能力。

　　实际耐磨表现

　　在磨削加工中，当使用由ASTM M41高速钢制成的砂轮修整工具对超硬磨料砂轮进行修整时，相比其他高速钢制成的修整工具，M41工具的耐磨性能更好。在修整相同数量的砂轮后，M41工具的磨损量更小，能够更jingque地修整砂轮的形状和表面粗糙度，从而提高砂轮的磨削性能。

　　(三)红硬性

　　红硬性的表现

　　ASTM M41高速钢具有出色的红硬性。在高温环境下，如切削加工产生大量热量时，当温度达到700 - 750°C，其硬度仍能保持在HRC63 - 65左右，这使得它在高速切削和加工高硬度材料时能够保持良好的切削性能。

　　对高速切削的意义

　　在高速铣削高硬度的模具钢(如HRC58 - 62的模具钢)时，ASTM M41高速钢刀具凭借其优异的红硬性，可以采用较高的切削速度。这不仅提高了铣削效率，而且由于在高温下硬度保持较好，减少了刀具的热变形，从而保证了铣削的精度，如模具的尺寸精度和表面光洁度。

　　(四)韧性

　　韧性的微观结构依据

　　ASTM M41高速钢的微观结构中，合金元素的配比使得碳化物与基体之间有较好的结合状态。在受到冲击载荷时，这种结构能够有效地将能量在碳化物和基体之间传递和分散，避免应力集中，从而赋予材料一定的韧性。

　　在加工中的体现

　　在钻削高硬度且不均匀的材料(如含有硬质点的合金钢)时，ASTM M41高速钢钻头能够承受一定的冲击而不容易发生折断，保证了钻削加工的顺利进行。

　　(五)可加工性

　　加工工艺适应性

　　ASTM M41高速钢具有一定的可加工性，可以进行锻造、轧制、切削加工和热处理等操作。

　　加工注意事项

　　在锻造时，要严格控制锻造温度范围，始锻温度和终锻温度的jingque控制非常关键，以防止产生锻造缺陷，如裂纹等。在切削加工方面，由于其硬度较高，要选择合适的切削刀具，例如硬质合金刀具，并合理调整切削参数，如切削速度、进给量和切削深度等，以确保加工质量和刀具的使用寿命。在热处理过程中，必须按照规定的工艺参数进行操作，以获得理想的性能。

　　二、用途

　　(一)金属切削刀具

　　切削高硬度材料

　　ASTM M41高速钢常用于制造切削高硬度材料的刀具。对于硬度在HRC55 - 65的高温合金、高硬度模具钢等材料的切削加工，ASTM M41刀具能够发挥其高硬度、耐磨性和红硬性的优势。例如，在航空航天制造领域，对高温合金零部件进行切削加工时，ASTM M41刀具能够有效地进行加工，保证加工精度和表面质量。

　　精密刀具制造

　　由于ASTM M41高速钢具有出色的硬度和红硬性，它也被用于制造精密刀具。在制造如精密铣刀、铰刀等精密刀具时，ASTM M41能够确保刀具在高精度加工要求下具有良好的性能，满足精密机械加工的需求。

　　(二)模具制造

　　冷作模具制造

　　ASTM M41高速钢可用于制造冷作模具中的关键部件，如大型冲头、复杂凹模等。在冷冲压加工高硬度的金属板材或带材时，例如一些高强度合金钢的板材或钢带，ASTM M41的高硬度、耐磨性和韧性能够保证模具部件的使用寿命。其高硬度可以抵抗板材对模具的磨损，韧性能够承受冲压过程中的冲击力。

　　热作模具制造

　　在热作模具制造中，ASTM M41也有一定的应用。例如在一些大型热锻模具中，ASTM M41可用于制造模具的关键部位。在热锻过程中，虽然模具主要承受部件由其他高性能材料承担，但ASTM M41的良好红硬性、高硬度和耐磨性能够在一定程度上提高模具的整体性能，并且保证热锻产品的质量。