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高速鋼的含碳量普遍低于1.0%,盡管一般而言,模具鋼的碳含量越高,耐磨性越佳。然而,高速鋼的這一特性有其特殊原因。
采用常規熔煉方法(如電爐、電渣)生產的高速鋼,碳化物偏析現象嚴重,且難以消除。為了降低或盡可能減少碳化物偏析帶來的不良影響,常規熔煉高速鋼的碳含量通常被控制在0.8%至1.0%之間。并非不想提高碳含量,而是實際操作中難以實現。僅粉末高速鋼能夠通過特殊工藝消除嚴重的碳化物偏析,因此其碳含量可達2.3%。
鈷元素在高速鋼中扮演著重要角色,它能增強淬火時的二次硬化效果,提高紅硬性,從而增加高速鋼的耐磨性和耐高溫性能。然而,當鈷含量超過10%時,會削弱高速鋼的韌性和強度。因此,高速鋼的鈷含量通常不超過10%,多數在8.5%以內。PM60粉末高速鋼是個例外,它追求高耐磨性和紅硬性,鈷含量達到10.8%。而PM30粉末高速鋼則通過添加8.5%的鈷來提高耐磨性和紅硬性,同時保持良好的抗崩裂性能。
值得注意的是,即使不同鋼廠生產的M2高速鋼合金成分含量相同,且熱處理工藝一致,其抗氧化能力也可能存在差異。這是因為模具鋼的質量不僅取決于合金成分,還受到冶煉工藝和冶煉設備的影響。就如同同一品牌生產的同一款車型,國產車和進口車的質量也可能有所不同。因此,不能簡單地認為合金成分相同的模具鋼使用效果就相同。
模具鋼中的合金成分并非越高越好,而是需要科學配比。過多的某一元素可能會對模具鋼性能產生負面影響。例如,高速鋼中的釩合金雖然能增加耐磨性和提高紅硬性,但僅增加釩含量反而會降低高速鋼的硬度和耐磨性。研究表明,在鎢系高速鋼中,每增加1%的釩含量,需相應增加0.15%至0.2%的碳含量,以保持釩和碳的恰當比例。若只增加釩含量而不增加碳含量,將導致碳含量不足,使高速鋼無法淬硬,從而降低其硬度和耐磨性。