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含钴高速钢是在普通高速钢的基础上加入了钴元素,其硬度有以下特点:
常温硬度
含钴高速钢经过合适的热处理后,常温下硬度能达到 63-69HRC(洛氏硬度)左右。例如常见的 M42 含钴高速钢,热处理后硬度可接近 69HRC,相比普通高速钢(如 W18Cr4V 硬度一般在 62-65HRC 左右),硬度有较为明显的提升,这使其在切削加工等应用场景中,能更好地保持刀具刃口的锋利度,更耐磨,进而提升加工精度和效率。
注意:SS-E高钴钢硬度可以达HRC67度硬度、属于特高级别高速钢、立浩科技产品一直使用本材质。高温硬度
含钴高速钢的一大优势在于其高温硬度表现出色。在切削加工过程中,刀具切削部位会因摩擦生热而温度升高,普通高速钢在温度升高时硬度下降较快,而含钴高速钢在较高温度(如 500℃-600℃)下,依然能保持较高的硬度,大约在 50HRC 以上。这意味着在高温工况下,它还能维持较好的切削性能,不易发生刃口软化、过快磨损等情况,从而可以适应高速切削等对刀具耐热性要求较高的加工操作。
总体而言,含钴高速钢凭借其较高且在高温环境下也较为稳定的硬度,在机械加工等众多领域有着广泛且重要的应用。
如何进一步提高含钴高速钢的硬度?
以下是一些可以进一步提高含钴高速钢硬度的方法:
优化热处理工艺
淬火环节
精准控制加热温度:严格按照含钴高速钢的具体牌号和成分来确定最佳淬火加热温度范围,比如对于 M42 含钴高速钢,加热温度通常控制在 1175℃-1225℃之间。合适的温度能让合金元素充分固溶到基体中,为后续形成更多、更弥散分布的强化相奠定基础,进而提高硬度。如果温度过低,固溶不充分;温度过高,则容易出现晶粒粗大等问题,反而降低材料性能。
选择合适淬火介质:可以选用油冷、盐浴分级淬火等方式。例如,采用盐浴分级淬火,能减小淬火过程中的热应力,避免工件出现开裂等缺陷,同时可以使组织转变更均匀,细化晶粒,有助于提高硬度。像一些形状复杂的含钴高速钢刀具,采用盐浴分级淬火后,其硬度的均匀性会更好,整体硬度也能有所提升。
回火环节
多次回火:含钴高速钢一般需要进行 3-5 次回火处理。首次回火能消除淬火应力,后续回火过程中会有二次硬化现象发生,这是由于析出了弥散分布的碳化物等强化相。例如,M35 含钴高速钢在经过 3 次回火后,硬度可比单次回火后提高 1-2HRC 左右,通过多次回火让组织更加稳定,硬度也进一步提升。
合理控制回火温度和时间:不同含钴高速钢有其适宜的回火温度区间,通常在 540℃-580℃左右,每次回火时间根据工件尺寸等因素一般控制在 1-2 小时。精准控制这两个参数,能保证回火效果最佳,充分发挥出材料的硬化潜力。
合金成分微调整
适当增加碳含量(需谨慎):在一定范围内增加碳元素含量,能提高钢中碳化物的数量,从而增强硬度。但碳含量过高会导致碳化物偏析加重、韧性急剧下降等问题,所以要根据具体的使用要求和其他合金元素的配比情况,非常谨慎地进行微调,一般含钴高速钢的碳含量在 0.8%-1.1% 左右可适当优化调整。
优化其他合金元素配比:除了钴元素外,合理调整铬、钨、钼等元素的含量,使其相互配合达到更好的强化效果。比如适当增加钨、钼元素含量,能提高钢的红硬性和硬度,形成更多稳定且弥散分布的复合碳化物,强化基体组织,进一步提升整体硬度。
采用表面强化技术
氮化处理:通过在含钴高速钢表面进行气体氮化、离子氮化等氮化工艺,使氮原子渗入表面形成氮化层。例如采用离子氮化,可在表面形成硬度极高且耐磨的氮化铁等化合物层,硬度能达到 1000HV(维氏硬度)以上,显著提高表面硬度,同时内部仍保持含钴高速钢原有的韧性,适用于一些对表面耐磨要求高的刀具、模具等。
涂层技术:运用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等方法在含钴高速钢表面镀覆硬质涂层,像 TiN(氮化钛)、TiAlN(氮化钛铝)等涂层。TiN 涂层的硬度可达 2000HV 左右,TiAlN 涂层硬度更高,这些涂层能极大地提高含钴高速钢表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,使其在切削等工作过程中,表面更不易磨损,延长使用寿命,而且涂层厚度可以根据实际需求进行控制,通常在几微米到几十微米之间。
冷加工变形强化
对于一些形状允许的含钴高速钢制品,可以采用冷拉、冷轧等冷加工变形方式,通过使材料发生塑性变形,产生加工硬化现象,从而提高硬度。例如冷拉含钴高速钢棒材,经过一定的变形量后,其表面硬度和整体硬度都会有所上升,但要注意控制变形量,避免过度变形导致材料出现裂纹等缺陷,而且冷加工后一般还需要进行适当的去应力退火等后续处理,保证材料性能的稳定性。