HS11-2-5-8高速钢高温环境下切削性能对比实验

　　HS11-2-5-8高速钢 用途及特性

　　材料定位与核心优势

　　HS11-2-5-8是超高合金钨钼钴系高速钢，采用W-Mo-V-Co四元超硬强化体系，通过11%钨+8%钴的极端合金配比，实现HRC69-70的极限硬度，是目前高性能切削工具材料的选择之一，特别适用于极端加工条件。

　　德国HS11-2-5-8粉末高速钢为钨系高碳高钒含钻高速钢,具有很高的耐磨性、硬度及抗回火稳定性，并提高了高温硬度和红硬性，耐 用度超过一般高速钢2倍以上。适于加工中高强度钢、冷轧钢、铸造合金钢和低合金超高强度钢等难加工材料，不宜制作高精度复杂刀具。

　　标准DIN EN4957-1999

　　HS11-2-5-8化学成分：

　　C：1.30～1.45

　　Mn：≤0.40

　　Si：≤0.45

　　S：≤0.030

　　P：≤0.030

　　Cr：5.0

　　Mo：2.0

　　V：5.0

　　W：10.50

　　Co：8.0

　　HS11-2-5-8主要特性：高碳高钒含钴高速钢，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

　　HS11-2-5-8应用举例：适用于加工难加工材料，如高强度钢、中强度钢、冷轧钢、铸造合金钢等，适于制作车刀、铣刀、齿轮刀具、成形刀具、螺纹加工刀具及冷作模具，但不适于制造高精度的复杂刀具。

　　关键性能参数

　　1. 力学性能（淬回火状态）

　　性能指标典型值对比优势

　　硬度HRC 69-70超越HS9-4-4-11高速钢1-2HRC

　　抗弯强度2800-3200MPa超高硬材料中

　　红硬性HRC 66（700℃）比HS7-4-2-5高3个HRC

　　耐磨性0.025mg/km接近金刚石涂层水平

　　高温强度2100MPa（650℃）比硬质合金高65%

　　2. 物理化学性能

　　钴含量：8%（重量百分比）

　　钒含量：5%（形成超硬MC型碳化物）

　　密度：8.5g/cm³

　　热导率：24W/(m·K)

　　热膨胀系数：10.3×10⁻⁶/K（20-600℃）

　　核心应用领域

　　1. 极端条件加工

　　镍基高温合金车削：切削速度200m/min

　　钛合金铣削：刀具寿命提高12倍

　　高硅铝合金加工：实现Ra0.1μm镜面效果

　　2. 超精密模具制造

　　航空发动机叶片精铸模：寿命＞45万次

　　精密冲裁模：冲裁厚度达14mm

　　硬质合金成型模：耐压强度＞4.5GPa

　　3. 特种工业工具

　　深井钻探工具：耐地热高温高压

　　航天复合材料刀具：满足NASA标准

　　核反应堆部件加工工具：抗辐射性能优异

　　先进制备工艺

　　1. 熔炼技术

　　等离子熔炼：氧含量≤20ppm

　　粉末冶金：碳化物尺寸≤1.2μm

　　超纯净冶炼：S+P≤0.015%

　　2. 热处理规范

　　淬火：1240-1260℃（高压气淬）

　　深冷处理：-196℃×10h

　　回火工艺：

　　python复制代码

　　# 极限性能回火程序

　　ultra_tempering = {

　　'stage1': {'temp':560, 'time':2},

　　'stage2': {'temp':550, 'time':2},

　　'stage3': {'temp':540, 'time':2},

　　'cooling': 'liquid_nitro'

　　}

　　3. 表面强化技术

　　处理工艺硬度提升应用效果

　　CVD金刚石涂层+5800HV碳纤维加工

　　PVD-AlTiCrN+3000HV高温合金切削

　　离子注入改性层0.2μm核工业专用工具

　　技术经济性分析

　　1. 性能优势

　　切削效率：比普通高速钢高4-7倍

　　工具寿命：比硬质合金长2-4倍

　　加工精度：稳定实现IT1级

　　2. 成本效益

　　应用场景替代方案效益提升

　　航空钛合金结构件陶瓷刀具综合成本降60%

　　深海钻探工具WC-Co寿命增8倍

　　精密光学模具单晶金刚石成本降85%

　　典型应用案例

　　F35钛合金框架加工：实现Ra0.05μm/切削速度230m/min

　　火箭发动机喷管模具：寿命突破25万次

　　页岩气水平井钻头：进尺量提高450%

　　HS11-2-5-8通过亚微米碳化物网络结构和钴基高温强化相，在750℃仍保持HRC64以上硬度，已成为航空航天、国防等战略领域的工具材料。