ASTM M36在超硬材料切削制造中的关键应用

　　ASTM M36高速钢的用途及特性

　　美国ASTM M36粉末高速钢标准:ASTM A600

　　ASTM M36粉末高速钢为钴钨钼高速钢，提高了红硬性及高温硬度，改善了耐磨性，有较好的切削性，但强度和冲击韧性较低，易于氧化脱碳，用作齿轮刀具、铣削工具以及冲头、刀头等工具，供切削硬质材料用。

　　ASTM M36化学成分：

　　碳C：0.80～0.90

　　硅Si：0.20～0.40

　　锰Mn：0.15～0.40

　　硫S：≤0.030

　　磷P：≤0.030

　　铬Cr：3.75～4.50

　　钼Mo：4.50～5.50

　　钨W：5.50～6.50

　　钒V：1.75～2.25

　　钴Co：7.75～7.75

　　ASTM M36主要特性：高钨高钴含钒高速钢，具有很好的耐磨性，硬度高，抗回火稳定性良好，高温硬度和热硬性均较商，因此，工作温度高，工作寿命较其他的高速钢成倍提高。

　　一、特性

　　(一)化学成分与硬度

　　化学成分影响

　　ASTM M36高速钢的化学成分包含铁(Fe)、碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素。其中，碳含量影响钢的硬度，适量的碳与钨、钼、钒等元素形成硬质碳化物，如碳化钨(WC)、碳化钼(MoC)和碳化钒(VC)等。铬元素提高钢的淬透性、抗氧化性和耐腐蚀性。经过合适的热处理后，ASTM M36高速钢的硬度可达到较高水平，通常硬度范围在HRC64 - 66。

　　与其他高速钢对比

　　与ASTM M2高速钢相比，ASTM M36在合金元素配比上有所不同。例如，M36中的钼含量可能相对较高，这使得它在高温性能方面有一定优势。在切削硬度为HRC48 - 50的材料时，当切削温度升高，ASTM M36比M2高速钢能更好地保持硬度，从而在切削效率和刀具寿命方面表现更优。

　　(二)耐磨性

　　耐磨原理

　　ASTM M36高速钢的耐磨性主要源于其内部的硬质碳化物。这些硬质碳化物均匀分布在钢的基体中，在与工件材料发生摩擦时，硬质碳化物承受主要的摩擦力，从而保护基体不被过度磨损。此外，在磨损过程中，由于合金元素的存在，可能会在表面形成一些耐磨的化合物，进一步增强耐磨性能。

　　实际耐磨表现

　　在铣削加工中，当使用ASTM M36高速钢制作的铣刀对硬度为HRC45 - 47的中碳钢进行铣削时，相比于普通高速钢铣刀，ASTM M36铣刀的耐磨性能更为出色。普通铣刀在铣削一定量的材料后，铣刀的刃部会出现明显磨损，而ASTM M36铣刀在相同的铣削量下，刃部磨损相对较小，能够保持较好的铣削精度。

　　(三)红硬性

　　红硬性的表现

　　ASTM M36高速钢具有良好的红硬性。在切削加工过程中，随着切削热的产生，刀具温度升高。当温度达到600 - 650°C时，其硬度仍能保持在HRC58 - 60左右，这使得它在高温切削环境下能够保持较好的切削性能。

　　对高速切削的意义

　　在高速车削加工中，例如对硬度为HRC42 - 45的合金钢进行车削时，ASTM M36刀具凭借其红硬性，可以采用较高的切削速度。这不仅提高了车削效率，而且由于在高温下仍能保持较好的硬度，减少了刀具的热变形，从而保证了车削的尺寸精度和表面粗糙度。

　　(四)韧性

　　韧性的微观结构依据

　　ASTM M36高速钢的微观结构中，合金元素的分布使得碳化物与基体之间具有较好的结合。在受到冲击载荷时，这种结构能够有效地将能量在碳化物和基体之间传递和分散，防止应力集中，从而赋予材料一定的韧性。

　　在加工中的体现

　　在钻削加工中，当钻削过程中存在一定的冲击(如钻削带有硬质点的材料)时，ASTM M36高速钢钻头能够承受一定的冲击而不容易发生折断，保证了钻削加工的顺利进行。

　　(五)可加工性

　　加工工艺适应性

　　ASTM M36高速钢具有一定的可加工性，可以进行锻造、轧制、切削加工和热处理等操作。

　　加工注意事项

　　在锻造时，需要严格控制锻造温度范围，因为不当的锻造温度可能导致材料内部组织不均匀或产生裂纹等缺陷。在切削加工方面，由于其硬度较高，应选择合适的切削刀具，如硬质合金刀具，并合理调整切削参数，如采用适当的切削速度、进给量和切削深度等，以确保加工质量和刀具的使用寿命。在热处理过程中，必须按照规定的工艺参数进行操作，以获得理想的性能。

　　二、用途

　　(一)金属切削刀具

　　切削中硬度材料

　　ASTM M36高速钢常用于制造切削中硬度材料的刀具。对于硬度在HRC42 - 52的合金钢、中碳钢等材料的切削加工，ASTM M36刀具能够发挥其高硬度、耐磨性和红硬性的优势。例如，在机械制造企业中，对各种结构件的加工，如对中碳钢的轴类零件进行切削时，ASTM M36刀具能够有效地进行加工，保证加工精度和表面质量。

　　通用刀具制造

　　由于ASTM M36高速钢具有较好的综合性能，它也被用于制造通用刀具。在制造如麻花钻、丝锥等通用刀具时，ASTM M36能够确保刀具在不同的加工条件下具有较好的性能，满足一般的金属加工需求。

　　(二)模具制造

　　冷作模具制造

　　ASTM M36高速钢可用于制造冷作模具中的一些部件，如小型冲头、简单的凹模等。在冷冲压加工中硬度适中的金属板材或带材时，例如普通的中碳钢板材或钢带，ASTM M36的高硬度、耐磨性和韧性能够保证模具部件的使用寿命。其高硬度可抵抗板材对模具的磨损，韧性能够承受冲压过程中的冲击力。

　　热作模具制造

　　在热作模具制造中，ASTM M36也有一定的应用。例如在一些小型热锻模具中，ASTM M36可用于制造模具的辅助部件。在热锻过程中，虽然模具主要承受部件由其他高性能材料承担，但ASTM M36的良好红硬性、高硬度和耐磨性能够在一定程度上提高模具的整体性能，并且保证热锻产品的质量。