S10-5-3-9高速钢硬度与耐磨性测试报告

　　S10-5-3-9高速钢（超高钒钴高速钢）的用途及特性分析

　　一、材料概述

　　S10-5-3-9是德国DIN标准体系下的超高钒钴高速钢（对应DIN 1.3202），属于W-Mo-V-Co系超高性能高速钢。该材料通过5%钒和9%钴的极端合金设计，在耐磨性和红硬性方面达到水平，特别适合加工超高硬度材料和高温合金。

　　德国S10-5-3-9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

　　S10-5-3-9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

　　S10-5-3-9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

　　S10-5-3-9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。

　　三、关键性能特点

　　1. 物理性能

　　密度：8.75 g/cm³

　　熔点：1420-1450°C

　　热膨胀系数：11.0×10⁻⁶/K (20-600°C)

　　导热系数：19.0 W/(m·K)

　　比热容：400 J/(kg·K)

　　电阻率：750 nΩ·m

　　2. 机械性能（热处理后）

　　性能指标典型值

　　硬度69-71 HRC

　　抗弯强度2500-2900 MPa

　　抗压强度4100-4600 MPa

　　弹性模量240 GPa

　　冲击韧性10-12 J/cm²

　　红硬性67 HRC (650°C)

　　3. 特殊性能优势

　　极限耐磨性：5%钒形成超硬MC型碳化物

　　极端红硬性：700°C仍保持63HRC

　　抗塑性变形：超高高温强度

　　抗扩散磨损：适合加工钛合金

　　四、热处理工艺

　　软化退火：

　　温度：870-890°C

　　冷却速度：10°C/h至600°C

　　退火硬度：300-340 HB

　　淬火处理：

　　预热阶段：500°C+850°C（必须阶梯预热）

　　奥氏体化：1220-1240°C（真空炉佳）

　　淬火介质：高压气淬（15-20bar）

　　回火制度：

　　次回火：550°C×2h

　　第二次回火：570°C×2h

　　第三次回火：550°C×2h

　　五、主要应用领域

　　1. 极端工况加工

　　镍基单晶高温合金（CMSX-4）

　　钛铝合金（TiAl）精密加工

　　金属间化合物加工

　　高硬度陶瓷材料加工

　　2. 特种刀具制造

　　航空发动机叶片精铣刀

　　高温合金深孔钻

　　钛合金螺纹刀具

　　超硬材料切断刀

　　3. 精密模具

　　高温合金精密铸造模

　　钛合金压铸模

　　粉末冶金成型模

　　玻璃成型模具

　　六、加工技术规范

　　1. 机械加工

　　铣削参数：

　　切削速度：20-30 m/min

　　每齿进给：0.02-0.06 mm/tooth

　　刀具：金刚石涂层硬质合金

　　磨削工艺：

　　砂轮类型：金属结合剂金刚石砂轮

　　线速度：12-18 m/s

　　冷却方式：油基磨削液

　　2. 表面处理

　　超硬涂层：

　　AlTiN+WC/C复合涂层

　　CVD金刚石涂层

　　表面强化：

　　深冷处理（-196°C×36h）

　　等离子体表面合金化

　　七、与同类材料对比

　　特性S10-5-3-9S12-1-4-5S10-2-5-8M42

　　硬度69-7166-6868-7066-68

　　红硬性★★★★★★★★★★★★★★★★★★☆

　　耐磨性★★★★★★★★★★★★★★☆★★★★

　　韧性★★★★★★★★★☆

　　成本极高高极高高

　　八、典型应用案例

　　航空发动机制造：

　　普惠PW1000G发动机钛铝合金叶片加工

　　罗罗Trent XWB镍基单晶合金涡轮盘加工

　　航天领域：

　　航天器钛合金结构件精密加工

　　火箭发动机燃烧室高温合金加工

　　装备：

　　装甲钢复合装甲精密加工

　　芯材料成型刀具

　　九、使用注意事项

　　热处理关键：

　　必须采用三次回火制度

　　奥氏体化温度偏差需控制在±3°C

　　刀具应用：

　　必须使用高压冷却（＞150bar）

　　避免切削速度低于15m/min

　　磨削控制：

　　必须使用金刚石修整工具

　　单次磨削量≤0.005mm

　　材料管理：

　　原料需超声波探伤

　　成品刀具需真空充氮包装