刃具鋼

刃具切削時受工件的壓力，刃部與鐵屑之間發生強烈的摩擦，產生大量的熱，刃部温度高達500~600度，此外，還要承受一定的衝擊和震動 ^[1]  。

刃具在切削過程中，刀刃與工件表面金屬相互作用使切屑產生變形與斷裂並從整體上剝離下來。故刀刃本身承受彎曲、扭轉、剪切應力和衝擊、振動負荷，同時還要受到工件和切屑的強烈摩擦作用，產生大量熱，使刃具切削速度愈快、吃刀量愈大則刀刃局部升温愈高。刃具的失效形式有捲刃、崩刃和折斷等，但最普遍的失效形式是磨損。其性能要求為高的硬度和耐磨性（刀具必須具有比被加工工件更高的硬度，一般切削金屬用的刀具，其刃口部分硬度主要取決於鋼中的碳含量，因此，刃具鋼的碳含量都較高。耐磨性與鋼的硬度有關，也與鋼的組織有關。硬度愈高，耐磨性愈好。在淬火回火狀態及硬度基本相同的情況下，碳化物的硬度、數量、顆粒大小和分佈等對耐磨性有很大影響。），高的紅硬性（對切削刀具，不僅要求在室温下有高硬度，而且在温度較高的情況下也能保持高硬度。紅硬性的高低與回火穩定性和碳化物彌散沉澱等有關，鋼中加入W、V、Nb等元素可顯著提高鋼的紅硬性。），此外還要求具有一定的強度、韌性和塑性，防止刃具由於衝擊、振動負荷作用而發生崩刃或折斷 ^[2]  。

常用的碳素刃具鋼有T7A、T8A、T10A、T12A等，其碳含量通常在wc0.65%-1.3%範圍內。因其生產成本低，冷、熱加工工藝性能好，熱處理工藝（淬火+低温回火）簡單，熱處理後有相當高的硬度（58-64HRC），切削熱不大（<200℃）時具有較好的耐磨性。因此在生產上獲得廣泛應用。對於側重於要求韌性的工具如鏨子、鑿子、衝子等多采用T7、T8(A)鋼；側重要求硬度和耐磨性的工具如銼刀、刨刀多采用T12(A)、T13(A)鋼；要求較高硬度和一定韌性的工具如小鑽頭、絲錐、低速車刀等多采用T9～T11(A)鋼等。碳素刃具鋼的缺點是淬透性低、回火穩定性小，紅硬性差。因此，碳素刃具鋼只能用於製造手用工具、低速及小走刀量的機用刀具。碳素刃具鋼淬火時需用水冷，形狀複雜的工具易於淬火變形，開裂危險性大等。當對刃具性能要求較高時，就必須採用合金刃具鋼 ^[1]  。

為克服碳素刃具鋼的缺點，在此基礎上加入適量的合金元素（w(Me)<5%）Cr、Mn、Si、W、V等，形成的合金工具鋼即稱為低合金刃具鋼。該鋼種具有以下特點：

第一：化學成分特點

1.高碳量（w(C)=0.75%～1.5%）。形成適量碳化物，同時保證鋼淬火回火後獲得高硬度和高耐磨性。

2.合金化原則。Cr、W、Mo、V等較強碳化物形成元素在鋼中形成合金滲碳體和特殊碳化物，用以提高鋼的硬度和耐磨性，並可細化晶粒，提高強度；合金元素Cr、Mn、Si等則主要是提高鋼的淬透性，強化鐵素體。

第二：熱變形加工及熱處理特點

1.鍛造或軋製。應反覆進行鍛造或軋製，以破碎碳化物網，並使碳化物細小、均勻分佈於基體之中。

2.預先熱處理。球化退火，所得組織為粒狀珠光體。其典型的工藝曲線如圖6-1所示。

3.最終熱處理。淬火加低温回火，典型的工藝曲線如圖6-2所示。其熱處理後顯微組織為粒狀（碳化物+回火馬氏體+殘餘奧氏體）。低合金刃具鋼的熱處理過程基本與碳素刃具鋼相同，所不同的是低合金刃具鋼大部分採用油淬，工件淬火變形小，淬裂傾向低。

常用的低合金刃具鋼為9SiCr，該鋼淬透性很高，Φ40～50mm的工具可在油中淬透，淬、回火後的硬度在60HRC以上。和碳素刃具鋼相比，在相同的回火硬度下，9SiCr的回火温度可提高100℃以上，故切削壽命提高10%-30%。此外，9SiCr鋼的滲碳體分佈較均勻，可用於製造板牙、絲錐、搓絲板等精度及耐磨性要求較高的薄刃刀具。但該鋼脱碳傾向較大，退火硬度較高，切削加工性差。

9SiCr鋼圓板牙淬火回火工藝：CrWMn鋼是一種微變形鋼，具有高淬透性、高硬度和高耐磨性。由於該鋼殘餘奧氏體較多，可抵消馬氏體相變所引起的體積膨脹，故淬火變形小，因此該鋼適於製造截面較大、要求耐磨和淬火變形小的刃具，如板牙、拉刀、長絲錐、長鉸刀等。一些精密量具（如遊標卡尺、塊規等）和形狀複雜的冷作模具也常使用該鋼種。低合金刃具鋼紅硬性雖比碳素刃具鋼有所提高，但其工作温度不能超過250～300℃，否則硬度下降，使刃具喪失切削能力，它只能用於製造低速切削且耐磨性要求較高的刨刀、銑刀、板牙、絲錐、鑽頭等刃具 ^[3]  。

刃具鋼在淬火前還是用刃具鋼來切削的，在切削前的時候會有一個球化退火的熱處理，這個時候鋼的硬度是很低的，是可以被普通的刀具切削的。淬火後硬度就高了，就是使用磨削的方法了。要是其他的非金屬切削的方法就和普通的鋼材是一樣的了 ^[1]  。