高速鋼

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高速鋼(英語:High Speed Steel,英文簡寫:HSS,中國大陸部分地區又稱鋒鋼風鋼)是一種合金鋼,由於具有高硬度、耐磨和抗高溫的特點,因此成為常見的工具鋼,廣泛應用於各式切割工具和刀具,包括車刀銑刀鑽頭鋸片

在高速鋼被廣泛應用前,金屬切割刀具主要使用高碳鋼製造,然而高碳鋼在持續進行金屬切割的情況下,高碳鋼刀具難以承受與工件摩擦產生的高溫,在攝氏300度時,其強度會大幅下降,導致刀具需要經常更換,高碳鋼刀具在切割經過加硬處理的金屬材料時,更會出現難以切削的情況,導致刀具受損。高速鋼在提煉時加入鎢、鉻、鉬、鈷、釩等金屬元素,在常溫下其洛氏硬度達到(HRC60)。其高溫強度比高碳鋼有大幅提升,在攝氏600度時,其洛氏硬度能夠維持約(HRC40)或以上,刀刃仍能保持鋒利,而高碳鋼在相同溫度已明顯軟化,失去切割能力。高速鋼和高碳鋼類似可進行熱處理,透過淬火提升刀具的硬度,並利用回火維持適度的韌性[1]。由於高速鋼能夠承受高速切削金屬時所產生的高溫並保持硬度,所以此種合金鋼被稱為高速鋼。

歷史[编辑]

1899年,美國工程師弗雷德里克·溫斯洛·泰勒懷特·白在位於美國賓夕法尼亞州伯利恆鋼鐵公司工作時,尋求一種能夠在高溫下依然保持硬度的金屬[2]。經過試驗後,發現鋼材加入鎢、鉻和釩後,就能提升高溫下的硬度。高速鋼在1910年開始實用化,用於車刀的製造,相比起過去的高碳鋼刀具,高速鋼大幅提高刀具的耐用性,從而提升金屬切削加工的效率。

成分[编辑]

高速鋼的成分和其他鋼材一樣,以為最主要的組成元素,並在冶煉時盡量把等雜質清除。高速鋼含有百分之0.6至1.3的,並在提煉時加入,成為一種合金鋼。其中鎢、鉬和鈷能夠提升鋼材的高溫強度,鉻的加入能夠增強鋼材的抗氧化能力和耐磨性,釩可提升抗衝擊性能,而錳的加入可改善鋼材的韌性。高速鋼經過多年發展,由不同元素組成的高速鋼相繼出現。因此不同類型的高速鋼,其組成元素也有分別。

常見高速鋼的成分表 (所佔重量的百分比)
AISI編號 碳 C 鉻 Cr 鉬 Mo 鎢 W 釩 V 鈷 Co 錳 Mn 矽 Si
T1[3] 0.65–0.80 4.0 - 18 1 - 0.1–0.4 0.2–0.4
M1[4] 0.83 3.8 8.5 1.8 1.2 - - -
M2[5] 0.9 4.2 5.0 6.5 2.0 - 0.4 0.3
M4[6] 1.3 4.2 4.5 5.6 4.0 - - -
M7[7] 1.02 3.8 8.6 1.8 1.9 - - -
M35[5] 0.9 4.2 5.3 6.5 1.9 5.0 0.3 0.3
M42[5] 1.1 3.9 9.5 1.5 1.2 8.0 0.3 0.3
本表並不包括其他微量成分和雜質

應用[编辑]

高速鋼被廣泛應用於各種切割器材的刀具,包括車床的車刀,銑床的銑刀和鑽床的鑽頭。由於高速鋼比高碳鋼耐用,即使是常見的手工具,例如鋸片,都會採用高速鋼製造。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 高速钢降温淬火、回火工艺研究,热处理网
  2. ^ Kanigel, Robert. The One Best Way: Frederick Winslow Taylor and the Enigma of Efficiency. Viking Penguin. 1997. ISBN 0-670-86402-1. 
  3. ^ AISI T1,eFunda, Inc,2014-3-16
  4. ^ High Speed Tool Steels M1,Erasteel,2014-3-19
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Chemical compositions of YSS High Speed Tool Steels,Hitachi Metals,2014-3-18
  6. ^ High Speed Tool Steels M4,Erasteel,2014-3-19
  7. ^ High Speed Tool Steels M7,Erasteel,2014-3-19