DEX40高速钢在航空发动机叶片铣削中的应用验证

　　DEX40高速钢 用途及特性深度解析

　　1. 基本概述

　　DEX40（日本 日立金属 Hitachi Metals 开发）是 超高性能粉末冶金高速钢（PM-HSS），属于 第四代粉末高速钢，专为 极端耐磨、高红硬性、高冲击韧性 场景设计。其 碳化物分布更均匀，硬度可达 HRC 70+，适用于 超硬材料加工、精密冲压模具、航空航天部件 等严苛工况。

　　日本大同DEX40粉末高速钢标准JIS G4403钢号DEX40高耐磨高耐压粉末冶金高速钢

　　DEX40是日本大同高性能粉末冶金高速钢，是经粉末冶金工艺制造的含Co的高合金高速钢，DEX40尤其适合于需要同时满足高抗磨损和高耐压的冷作模具，DEX40有非常好的红硬性。

　　DEX40化学成分

　　C：1.30

　　Cr：4.00

　　Mo：5.00

　　W：6.50

　　V：3.00

　　Co：8.00

　　Mn：0.30

　　Si：0.30

　　出厂状态：软性退火至340HB

　　DEX40通过奥氏体化可以得到非常高的硬度和抗压强度，它拥有同其他ASP系列材料一样好的热处理尺寸稳定性。虽然是高合金钢。但它的韧性非常高。DEX40的机加工性能低于其他的低合金高速钢。其耐磨性能高于同类高合金高速钢。

　　(2) 力学性能（热处理后）

　　性能指标DEX40 数值对比参考（DEX20）

　　硬度（HRC）70-7267-69

　　抗弯强度（MPa）3000-35003500-4000

　　冲击韧性（J/cm²）18-2225-30

　　红硬性（700°C）HRC 60+HRC 58

　　特点总结：

　　✅ 超高硬度（HRC 70+） → 适合加工 硬质合金、陶瓷复合材料。

　　✅ 极端耐磨性 → 寿命是 普通高速钢（M2）的5-8倍。

　　✅ 高温稳定性 → 700°C仍保持高硬度，适合 难切削材料（如Inconel 718）。

　　⚠️ 韧性略低 → 不适合高冲击工况（如重载冲压）。

　　(3) 物理性能

　　参数数值

　　密度（g/cm³）8.35

　　热膨胀系数（×10⁻⁶/°C）11.2（20-600°C）

　　热导率（W/(m·K)）22（因高钴略低）

　　3. 典型应用领域

　　(1) 超硬材料切削工具

　　钛合金铣刀 → 加工 Ti-6Al-4V（HRC 35+），寿命 ＞300分钟（DEX20约200分钟）。

　　镍基高温合金钻头 → 加工 Inconel 718，钻孔深度 ＞80m（普通高速钢＜15m）。

　　硬质合金车刀 → 车削 WC-Co（HV 1500+），磨损率 降低50%。

　　(2) 高精度耐磨模具

　　精密冲裁模 → 冲裁 0.1mm不锈钢箔，寿命 ＞1000万次。

　　玻璃纤维成型模 → 耐磨损 是SKD11的10倍。

　　(3) 特种耐磨部件

　　航空发动机涡轮叶片加工刀具 → 耐高温氧化 ＞1000°C。

　　3D打印金属粉末刮刀 → 耐磨性 是工具钢的8倍。

　　4. 热处理工艺优化

　　(1) 标准热处理流程

　　预热 → 600°C × 30min + 850°C × 30min（防止开裂）。

　　奥氏体化 → 1220-1240°C × 3-5min（真空炉±2°C控温）。

　　淬火 → 高压氮气淬火（冷却速率＞60°C/s）。

　　回火 → 560-580°C × 2h × 3次（每次深冷至-80°C）。

　　(2) 性能强化方案

　　超深冷处理（-196°C × 72h） → 硬度 提升HRC 1-2。

　　PVD涂层（AlCrN/TiSiN） → 表面硬度 HV 4000+，耐热 1200°C。

　　5. 与竞品对比

　　特性DEX40DEX20CPM 15VASP 2060

　　硬度（HRC）70-7267-6968-7066-68

　　红硬性（700°C）HRC 60+HRC 58HRC 59HRC 57

　　耐磨性（相对）5.0×M23.0×M26.0×M24.0×M2

　　韧性（J/cm²）18-2225-3015-2020-25

　　成本指数8.0×M25.0×M210.0×M26.0×M2

　　选材逻辑：

　　极端耐磨+高温 → DEX40（如航空高温合金加工）

　　平衡硬度/韧性 → DEX20（精密冲模）

　　高耐磨（牺牲韧性） → CPM 15V（硬质合金加工）

　　6. 加工与焊接要点

　　机加工建议：

　　退火态硬度 HB 320-350，需用 CBN/PCD刀具 低速加工。

　　磨削推荐 金刚石砂轮（100#-150#粒度）。

　　焊接工艺：

　　激光焊接（预热400°C），避免热影响区裂纹。

　　7. 总结

　　DEX40 是 目前的粉末高速钢之一，其 HRC 70+硬度、超高红硬性（700°C） 使其在 航空航天、能源、超硬材料加工 领域无可替代。虽然 成本极高（约普通高速钢8倍），但在 加工Inconel、钛合金、硬质合金 时，刀具寿命可提升5-10倍，综合成本反而更低。

　　适用场景：

　　✔️ 极端耐磨需求（如航空发动机部件加工）

　　✔️ 超高温切削（镍基合金、钛合金）

　　✔️ 高精度长寿命模具（IC引线框架冲模）