快速工具鋼主要用來制造切削刀具。由于其紅硬度高、耐磨性好、強度高輥、高溫軸承和高溫彈簧,因為它具有、高溫軸承和高溫彈簧。熱處理后使用的高速工具鋼硬度達到HRC63以上,并能在約600℃的工作溫度下保持高的硬度,并具有良好的韌性、耐磨性和耐熱性。退火狀態的高速工具鋼的主要合金元素有多、鉬、鉻、釩,還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。該鋼屬高碳型、高合金型萊氏體鋼,其主要組織特征之一是含大量碳化物。
鑄態高速工具鋼中的碳化物為共晶碳化物,經熱壓力處理后破碎,分布在鋼中,被稱為一級碳化物;奧氏體和馬氏體沉淀的碳化物為次級碳化物。這類碳化物對高速工具鋼,尤其是二次碳化物的性能影響很大,對鋼的晶粒度、二次硬化等性能有較大影響。鋼的化學成分決定了碳化物的數量、種類,而碳化物的粒度和分布與鋼的變形量有關。鎢鉬是高速工具鋼的主要合金元素,對鋼的二次硬化及其它性能有重要影響。鉻對鋼的淬透性、抗氧化、耐磨蝕、二次硬化等都有重要作用。釩對鋼的二次硬化和耐磨性有重要影響,但可磨性有所下降。
快速工具鋼淬火溫度較高,接近熔點,旨在使合金碳化物溶于基體中,提高鋼的二次硬化性能。在高速工具鋼淬火后,硬度有所提高,為一次硬化,但淬火溫度越高,強度和韌性就越低。淬火后,350℃以下低溫回火硬度下降到350℃以上,回火硬度逐漸提高,第二次硬度高峰出現在520~580℃范圍內(化學成分不同,回火溫度不同),超過淬火硬度,稱為二次硬化。這是高速工具鋼的重要特性。
除高硬度、高耐磨、紅硬等使用性能外,高速工具鋼還具有熱塑性、可研磨等加工性能。高速工具鋼的主要合金元素為鎢,不含鉬或少量鉬。它的主要特點是過熱敏感性小、脫碳敏感性低、熱處理及加工溫度范圍寬,而碳化物顆粒粗大、分布均勻性差,影響鋼的韌性和塑性。
鎢鉬是高速工具鋼的主要合金元素。碳化物的粒度和分布都比鎢系高速工具鋼優越,其脫碳敏感性和過熱敏感性低,在使用性能和工藝性能方面優于鉬系高速工具鋼。
鉬系高速工具鋼主要合金元素為鉬,不含鎢或少量鎢。碳化物粒度細,分布均勻,韌性好,但對脫碳和過熱敏感,熱加工及熱處理范圍窄。
以普通高速工具鋼為基體,添加一定量的鈷,能明顯改善鋼的硬度、耐磨性及韌性。
粉末高速工具鋼采用粉末冶金法生產。合金工具鋼廠家先用霧化法制備低氧高速工具鋼預合金粉末,然后用冷熱靜壓機將粉末壓實成全密度鋼坯,再鍛軋成材料。粉狀高速工具鋼碳化物細、分布均勻,具有良好的韌性、易磨性、尺寸穩定性等特點,能生產出能產生較高合金元素含量的超硬高速工具鋼。
粉狀高速工具鋼可以分為3種類型,一種是含鈷的高速工具鋼,它具有與硬質合金相近的硬度,同時也具有良好的鍛壓性、加工性、可磨性和強韌性。二是無鈷、高鎢、鉬、釩超硬高速工具鋼。第三類是耐磨高速工具鋼。它硬度不高,但耐磨損,主要適用于要求高耐磨、能承受沖擊負荷的工作環境。