合金刃具钢主要用于制造
切削刀具,如
车刀、
铣刀、钻头、丝锥、板牙等。刃具在工作时,受到复杂的切削力作用,刃部与切屑间产生强烈的摩擦,使刀刃磨损并发热。切削量越大,切削速度越高,则单位时间产生的热量越多,刃部温度也就越高,有时可达500-600℃。刃部温度的高低是影响刀具性能和使用寿命的重要因素。例如车刀在工作时主要受压应力和弯曲应力,并受很大的摩擦力,还承受一定的冲击力与震动。常见的失效形式是刃口变钝,不正常的破坏形式为折断、崩刃和
塑性变形等。在这种情况下,使用
碳素工具钢已不能满足刃具在工作中对使用性能的要求,因此必须选用合金刃具钢。
只有刃部的硬度大大高于被加工材料硬度时,才能顺利进行切削。一般刃具的硬度都在HRC60以上。刃具钢的硬度主要取决于
马氏体的碳含量,因此刃具钢的碳含量都较高,达到0.75%-1.45%C,耐磨性是反映材料抵抗磨损的能力。当磨损量超过所规定的尺寸范围时,刃部就丧失了切削能力,刀具便不能继续使用。耐磨性的高低,直接影响着刀具的使用寿命。
耐磨性与刀具材料的硬度、碳化物之间有密切的关系。一般认为合金刃具钢硬度愈高,其耐磨性愈好,随着硬度降低,其耐磨性变差,如硬度由HRC62-63降至HRC60时,其耐磨性减弱25%-30%;刃具钢,在淬火加低温回火状态下,硬度基本相同,则碳化物硬度、数量、颗粒大小及分布情况对耐磨性有很大影响。事实证明,一定数量的硬而细小的碳化物均匀地分布在马氏体基体上,可获得良好的耐磨性。
红硬性是指刀具刃部在高温下保持高硬度(≥HRC60)的能力。刃具钢的红硬性高低与
回火稳定性及碳化物弥散沉淀有关。若在刃具钢中加入钨、钒、铌等元素,既能增加回火稳定性,又能形成沉淀型碳化物,则将显著提高刃具钢的红硬性。如含有这些元素的
高速钢,其红硬性可达600℃左右,即刃部温度达到600℃左右时,硬度仍保持在HRC60以上。