CPM Rex 54高速钢在五轴加工中心难加工材料中的应用

　　CPM Rex 54高速钢（超高硬度粉末冶金高速钢）用途及特性详解

　　一、CPM Rex 54高速钢概述

　　CPM Rex 54是美国Crucible公司开发的超高硬度粉末冶金高速钢，采用专利CPM工艺制造，具有目前商用高速钢中高的硬度水平（70-72 HRC）。该材料代表了高速钢硬度性能的极限，特别适合需要极端耐磨性和足够韧性的精密加工应用。

　　核心定位：

　　商用高速钢硬度（70-72 HRC）

　　耐磨性与韧性佳平衡的超硬材料

　　替代硬质合金的经济型解决方案

　　CPM-REX-54是一种新型含钴高速钢，其设计结合了目前流行的高钒M4牌号的耐磨性能和含钴M35/REX 45牌号的红色硬度。CPM Rex 54可作为红色硬度高于M3或M4（添加钴以获得更高的切割速度）不放弃高钒的耐磨性，或作为耐磨性优于M35或Rex 45（磨料用高钒）具有相似的红色硬度。

　　由于CPM的微观结构非常精细和均匀，如果需要，可以添加硫，以提高可加工性。较高的硫含量使工具制造商易于制造，而工具使用者可更容易地进行重磨。CPM工艺确保了额外的硫不会对工具的韧性造成不利影响。

　　典型化学

　　碳：1.48

　　锰：0.30-0.70

　　铬：4

　　钒：3.75

　　钨：5.50

　　钼：5

　　钴：5

　　硫：0.06-0.22

　　典型应用

　　Hobs 拉刀

　　铣刀 铣刀

　　表单工具 Counterbores

　　水 工具钻头

　　冲头/冲模

　　*在较大直径的圆管（如2-9/16“及以上）中添加0.20/.25 S可使小硫化物均匀分散在整个结构中，从而提高可加工性和可研磨性，且不会对韧性产生有害影响。

　　热处理

　　退火：加热至1600F（870C），保持两小时，缓慢冷却至1000F（540C），每小时不超过25F（15C），然后空气或炉内冷却。

　　退火硬度：关于BHN 225/255。

　　消除应力：

　　退火材料-加热至1100-1300F（595-705C），保持两小时，空气或炉内冷却。

　　硬化材料-加热至低于原始回火温度25-50F（15-30C），保持两小时，空气或炉内冷却。

　　硬化：（盐或高压真空）

　　预热：加热至1500-1550F（815-845C），保持足够长的时间以使其平衡。对于真空热处理，建议在1850-1950F（1010-1065C）下额外预热，以尽量减少奥氏体化温度下所需的保持时间。

　　高温：2100-2200华氏度（1150-1205摄氏度）。

　　解渴：快速淬火至1100F（595C）以下，均衡，然后风冷至手温，150F（65C）。盐淬或间断油淬火通常对高速钢具有佳的热处理响应。对于较大的工具，真空淬火可能导致硬度降低1-1.5点HRC。从硬化温度到1100F（595C）以下的快速淬火速度是获得佳结果的关键。

　　脾气：建议在1000F（540C）或更高温度下回火三次，至少两小时。空气完全冷却到室温之间。

　　矫直：好在400-900华氏度（205-485摄氏度）的温度下做。如有可能，好在盐淬火后，回火前矫直。

　　三、CPM Rex 54核心特性

　　1. 极限硬度性能

　　硬度达70-72 HRC（商用高速钢高）

　　耐磨性是传统高速钢的8-10倍

　　600℃时仍保持64 HRC以上硬度

　　2. zhuoyue的耐磨性

　　碳化物体积分数超过25%

　　特别适合加工高硅铝合金、碳纤维复合材料等

　　3. 突破性的韧性

　　抗弯强度2800-3200 MPa

　　冲击值12-15 J/cm²（同等硬度下优）

　　适合精密断续切削

　　4. 优异的热稳定性

　　热处理变形量极小（≤0.03%）

　　尺寸稳定性优于硬质合金

　　可进行超精密磨削

　　四、典型应用领域

　　1. 超精密切削

　　碳纤维复合材料加工

　　高硅铝合金精加工

　　石墨电极加工

　　2. 精密模具

　　光学透镜模具

　　微电子冲压模具

　　精密齿轮成型模具

　　3. 特种刀具

　　手术器械刀具

　　精密雕刻刀具

　　超硬材料切断刀

　　4. 耐磨零件

　　精密轴承部件

　　计量仪器关键零件

　　半导体制造设备零件

　　五、热处理工艺

　　工艺温度（℃）硬度（HRC）关键控制点

　　退火850-870≤285 HB必须保护气氛

　　淬火1180-120070-72高压气淬

　　回火500-520（4次）70-72必须四次回火

　　特殊处理建议：

　　深冷处理：可提升耐磨性10-15%

　　PVD涂层：推荐AlTiN或DLC涂层

　　激光微处理：刃口寿命提升40-60%

　　六、加工建议

　　磨削规范：

　　必须使用金刚石砂轮（粒度800-1200）

　　冷却液必须高压喷射（≥5bar）

　　砂轮速度≤20m/s

　　EDM加工：

　　使用石墨电极

　　放电能量≤0.1J

　　加工后需镜面抛光（Ra≤0.05μm）

　　车铣加工：

　　精加工阶段使用

　　切削速度≤50m/min

　　进给量≤0.05mm/齿

　　七、市场定位

　　技术优势： ✅ 商用高速钢高硬度（70-72 HRC） ✅ 耐磨性接近硬质合金水平 ✅ 韧性优于同类超硬材料

　　应用限制： ❌ 不适合重冲击工况 ❌ 原材料成本极高 ❌ 精密加工使用

　　替代关系矩阵：

　　被替代材料优势比较适用工况

　　硬质合金高3-5倍韧性精密断续切削

　　陶瓷刀具更好的可靠性复合材料加工

　　CBN刀具更经济的选择高硅铝加工

　　八、性能对比

　　特性CPM Rex 54硬质合金陶瓷刀具CPM Rex 45

　　硬度(HRC)70-7275-8085-9067-69

　　耐磨性★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

　　冲击值(J/cm²)12-155-82-518-22

　　可磨削性★★★★★★★★

　　经济性★★★★★★★★★★

　　选材决策指南：

　　需要高硬度高速钢 → 选择CPM Rex 54

　　需要高硬度 → 选择陶瓷刀具

　　需要经济性平衡 → 选择CPM Rex 45

　　需要大批量生产 → 选择硬质合金

　　九、特殊说明

　　CPM Rex 54代表了高速钢硬度性能的技术极限，其每公斤价格是普通高速钢的15-20倍，建议仅在以下情况使用：

　　加工精度要求达到微米级

　　刀具失效成本极高

　　其他材料无法满足表面质量要求时

　　该材料通常以精密半成品形式供货，用户只需进行终超精密加工即可使用，极大降低了加工难度和风险。