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高速鋼的含碳量普遍維持在低于1.0%的水平,盡管通常認(rèn)知中,模具鋼的耐磨性隨碳含量增加而提升。這一現(xiàn)象背后有其特定的原因。
采用常規(guī)熔煉技術(shù)(例如電爐或電渣熔煉)制備的高速鋼,面臨著碳化物偏析的顯著問題,且此問題難以徹底消除。為了減輕碳化物偏析帶來的不利影響,常規(guī)熔煉高速鋼的碳含量通常被調(diào)控在0.8%至1.0%的范圍內(nèi)。提高碳含量的嘗試在實(shí)際操作中面臨挑戰(zhàn),僅粉末冶金高速鋼能通過特殊工藝有效避免嚴(yán)重的碳化物偏析,故其碳含量可高達(dá)2.3%。
鈷元素在高速鋼中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,它能強(qiáng)化淬火過程中的二次硬化效應(yīng),提升紅硬性,進(jìn)而增強(qiáng)高速鋼的耐磨性和耐高溫性能。然而,鈷含量超過10%時(shí),會削弱高速鋼的韌性和強(qiáng)度。因此,高速鋼的鈷含量一般被控制在10%以下,多數(shù)不超過8.5%。PM60粉末高速鋼作為特例,追求極致的耐磨性和紅硬性,鈷含量達(dá)到10.8%。而PM30粉末高速鋼則通過添加8.5%的鈷來平衡耐磨性、紅硬性和抗崩裂性能。
值得注意的是,即便是合金成分含量相同且熱處理工藝一致的高速鋼(如M2),其抗氧化能力也可能因冶煉工藝和設(shè)備差異而有所不同。模具鋼的性能不僅取決于合金成分,還受到冶煉過程的影響。因此,不能單純依據(jù)合金成分來判斷模具鋼的使用效果。
在模具鋼的合金成分配比中,并非元素含量越高越好,而是需要科學(xué)調(diào)整。過高的某一元素含量可能對模具鋼性能產(chǎn)生不利影響。例如,在鎢系高速鋼中,單獨(dú)增加釩含量反而可能導(dǎo)致硬度和耐磨性下降,需同步增加適量的碳含量,以保持釩與碳的合理比例。若僅增加釩含量而不調(diào)整碳含量,將導(dǎo)致碳含量不足,影響高速鋼的淬硬能力,進(jìn)而降低其硬度和耐磨性。