W18Cr4V高速钢加工的关键技术

　　一、W18Cr4V高速钢的特性

　　(一)高硬度

　　合金元素的作用

　　钨(W)含量为18%，钨是提高钢硬度的关键元素之一。在钢中，钨形成碳化物(如WC等)，这些碳化物硬度极高，并且弥散分布在钢的基体中。铬(Cr)含量为4%，铬能提高钢的淬透性，同时也有助于形成铬的碳化物，进一步增强钢的硬度。钒(V)的加入也有助于提高钢的硬度，钒形成的碳化物(如VC)同样具有高硬度，并且可以细化晶粒，使钢的组织更加均匀，从而提高整体硬度。

　　硬度数值表现

　　经过适当的热处理后，W18Cr4V高速钢的硬度可达到HRC63 - 66。这种高硬度使得它在承受高压力、高摩擦的工作条件下，如切削加工或模具成型过程中，能够保持良好的形状和刃口的锋利度(对于刀具而言)或者表面的光洁度(对于模具而言)。

　　W18Cr4V为钨系高速钢，具有高的硬度、红硬性及高温硬度。其热处理范围较宽淬火不易过热，热处理过程不易氧化脱碳，磨削加工性能较好。该钢在500℃及600℃时硬度分别保持在HRC63～64及HRC62～63，对于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能。

　　宝钢W18Cr4V标准GB/T 9943-2008

　　牌号：W18Cr4V高速工具钢

　　标准：GB/T 9943-1988

　　W18Cr4V高速钢特性及适用范围：

　　W18Cr4V广泛的钨系通用型高速钢，硬度、红硬性及高温硬度较高，易于磨削加工。适用作工作温度在 600℃以下仍能保持切削性能的刀具，如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等，适于加工软的或中等硬度 (300～320HB以下) 的材料。及制作高温耐磨机械零

　　W18Cr4V化学成分：

　　碳 C ：0.70～0.80

　　硅 Si：0.20～0.40

　　锰 Mn：0.10～0.40

　　硫 S ：≤0.030

　　磷 P ：≤0.030

　　铬 Cr：3.80～4.40

　　镍 Ni：≤0.30

　　铜 Cu：≤0.25

　　钒 V ：1.00～1.40

　　钼 Mo：≤0.30

　　钨 W ：17.50～19.00

　　W18Cr4V力学性能：

　　硬度 ：交货硬度:(其他加工方法)≤269HB; (退火)≤255HB。

　　试样热处理制度及淬回火硬度:≥63HRC

　　(二)高热硬性

　　高温下硬度的保持

　　在高温环境下，W18Cr4V高速钢表现出良好的热硬性。当温度升高时，其硬度下降相对缓慢。例如，当温度达到600℃时，它的硬度仍然能够保持在HRC55左右。而普通碳素钢在这样的高温下，硬度会大幅下降。

　　热硬性的原理

　　主要是因为钢中的钨、钒等合金元素形成的碳化物在高温下具有较高的稳定性。在高温时，这些碳化物会发生部分溶解和再析出，形成二次硬化相，从而维持钢在高温下的硬度，保证了在高速切削等高温作业时刀具的切削性能。

　　(三)良好的耐磨性

　　耐磨性的来源

　　由于钢中存在大量高硬度的碳化物(如WC、VC等)，这些碳化物在摩擦过程中能够抵抗磨损。在切削加工中，刀具的刃口在与被加工材料的不断摩擦过程中，W18Cr4V高速钢中的碳化物可以有效地减少刃口的磨损，延长刀具的使用寿命。在模具使用过程中，如冷作模具与被加工材料的挤压、摩擦过程中，其高耐磨性也能保证模具的形状精度，减少维修和更换的频率。

　　(四)较好的韧性

　　韧性的体现

　　尽管W18Cr4V高速钢具有高硬度，但它也具备一定的韧性。在承受冲击载荷时，如在切削加工中的间断切削(例如铣削加工)或者在模具使用过程中的突发应力时，不会轻易发生脆性断裂。

　　韧性的影响因素

　　其较好的韧性一方面得益于合理的化学成分，各合金元素之间相互作用，使钢的组织结构得到优化;另一方面，适当的热处理工艺，如回火处理，可以调整钢的内部应力状态，提高韧性。

　　二、W18Cr4V高速钢的用途

　　(一)切削刀具制造

　　广泛的切削刀具类型

　　可用于制造多种切削刀具，如车刀、铣刀、钻头、铰刀等。在金属切削加工领域，无论是加工普通碳钢、合金钢，还是一些硬度稍高的材料，W18Cr4V高速钢刀具都能发挥作用。例如，在机械制造行业中，加工各种轴类、盘类零件时，使用W18Cr4V高速钢制造的车刀可以有效地进行外圆、内孔等部位的切削加工。

　　适应不同加工要求

　　对于一些需要较高切削速度和精度的加工任务，W18Cr4V高速钢刀具也能够胜任。在精密机械加工中，如制造精密仪器、钟表零件等，这种高速钢刀具可以在保证加工精度的同时，实现较高的切削效率。

　　(二)模具制造

　　冷作模具

　　常用于制造冷作模具，如冷冲模、冷镦模等。在冷作模具工作时，需要承受较大的压力和摩擦力。W18Cr4V高速钢的高硬度和耐磨性能够保证模具在长时间使用过程中保持良好的形状精度，减少磨损。例如，在汽车零部件制造中的冷冲压工序，使用W18Cr4V高速钢制造的冷冲模可以提高模具的使用寿命，降低生产成本。

　　热作模具(部分情况)

　　在一些热作模具中，对硬度和耐磨性要求较高的部位也可应用W18Cr4V高速钢。例如，在压铸模具的浇口、流道等部位，采用W18Cr4V高速钢进行局部强化，可以提高这些部位的抗磨损能力，延长模具的整体使用寿命。