S18-1-2-1-5高速钢的二次硬化行为及机理分析

　　S18-1-2-1-5高速钢（W18Cr4V）的用途及特性分析

　　一、S18-1-2-1-5高速钢概述

　　S18-1-2-1-5是国际上通用的W18Cr4V高速钢（德国标准代号1.3355），属于钨系高速钢的典型代表。该钢种以其优异的红硬性、耐磨性和高温强度著称，特别适用于制造高性能切削工具。

　　德国DIN EN ISO 4957标准S18-1-2-1-5钨系含钻高速钢

　　S18-1-2-1-5的红硬性和高温硬度稍高,但韧性低,淬火后,表面硬度可达63~66HRC.用作高速切削刀具,自动化机床的刀具,供切削较高强度材料用。

　　S18-1-2-1-5化学成分：

　　C：0.75-0.83

　　Mn：≤0.40

　　P：≤0.03

　　S：≤0.03

　　Si：≤0.45

　　Cr：3.80-4.50

　　V：0.80-1.20

　　W：17.50-18.50

　　Mo：0.50-0.80

　　Co：4.50-5.50

　　S18-1-2-1-5力学性能：

　　硬度：交货硬度:(退火)≤269HB。试样热处理制度及淬回火硬度:≥63HRC

　　三、物理机械性能

　　1. 基本物理性能

　　密度：8.7g/cm³

　　弹性模量：210GPa

　　热膨胀系数：10.4×10⁻⁶/°C（20-600°C）

　　热导率：23.5W/(m·K)

　　比热容：460J/(kg·K)

　　2. 热处理后机械性能

　　状态硬度(HRC)抗弯强度(MPa)冲击韧性(J/cm²)红硬性(HRC)

　　退火≤255---

　　淬火63-663500-400025-30-

　　回火64-673000-350020-2562(600°C)

　　四、热处理工艺

　　1. 退火处理

　　加热温度：860-880°C

　　保温时间：2-4h

　　冷却方式：炉冷至500°C后空冷

　　退火硬度：≤255HB

　　2. 淬火处理

　　预热温度：800-850°C（阶梯预热）

　　奥氏体化温度：1270-1290°C

　　保温时间：15-30s/mm

　　淬火介质：油冷或分级淬火（580-620°C盐浴）

　　淬火硬度：63-66HRC

　　3. 回火处理

　　回火温度：560°C×1h（三次回火）

　　回火后硬度：64-67HRC

　　残余奥氏体：≤3%

　　五、典型应用领域

　　1. 切削工具

　　复杂刀具：拉刀、滚刀、插齿刀

　　钻削工具：深孔钻、枪钻、麻花钻（Φ>15mm）

　　车削工具：成型车刀、螺纹车刀

　　铣削工具：端铣刀、立铣刀、锯片铣刀

　　2. 模具制造

　　热作模具：压铸模芯、热挤压模

　　冷作模具：高寿命冲模、精冲模

　　成型模具：高强度螺栓滚丝模

　　3. 特殊用途

　　高温轴承：400-600°C工况轴承

　　耐磨零件：高压阀门阀芯、泵零件

　　测量工具：高精度量规、样板

　　六、加工性能

　　1. 锻造工艺

　　始锻温度：1150-1200°C

　　终锻温度：≥900°C

　　锻造比：≥6

　　冷却方式：砂冷或坑冷

　　2. 切削加工

　　退火状态：相对切削性45%（与45钢比较）

　　推荐切削速度：车削25-35m/min

　　刀具材料：推荐使用硬质合金刀具

　　3. 磨削加工

　　砂轮选择：WA或PA砂轮，粒度60-80

　　冷却方式：充分使用切削液

　　磨削余量：精磨0.05-0.10mm

　　七、技术优势

　　红硬性：600°C时硬度仍保持62HRC以上

　　耐磨性：是普通工具钢的3-5倍

　　强韧性：抗弯强度达3500MPa以上

　　工艺成熟：热处理工艺稳定可靠

　　性价比：成本低于钴高速钢

　　八、使用注意事项

　　热处理控制：严格防止过热（＞1300°C）

　　焊接性能：需预热300-400°C

　　表面处理：适合TiN、TiCN等涂层

　　库存管理：需防锈处理

　　失效分析：常见失效形式为崩刃和磨损

　　S18-1-2-1-5高速钢凭借其优异的综合性能，在金属切削加工领域保持着重要地位，特别适合制造要求高红硬性的大型复杂刀具。通过优化热处理工艺和表面处理技术，可进一步提高其使用寿命和加工性能。