DIN标准PMD M4钼钨系高速钢的化学成分比例对其性能

# DIN标准PMD M4钼钨系高速钢化学成分比例对性能的影响

## 一、碳（C）含量比例的影响

1. **硬度方面**

   - M4高速钢中碳含量在1.25 - 1.40%。较高的碳含量是其获得高硬度的基础。碳与合金元素形成大量的碳化物，如WC（碳化钨）、Mo₂C（碳化钼）等。这些碳化物硬度极高，弥散分布在钢基体中，使钢的整体硬度增加。例如，当碳含量接近1.40%时，淬火和回火后的硬度可满足对高硬度材料进行切削加工的刀具要求，如切削硬度达HRC50以上的合金钢。

2. **耐磨性方面**

   - 足够的碳含量确保了在磨损过程中，有足够的硬质相来抵抗磨粒的切削和摩擦。在切削加工中，刀具刃口不断与工件材料摩擦，高碳含量形成的碳化物能有效减少刃口的磨损，延长刀具使用寿命。

## 二、钼（Mo）含量比例的影响

1. **淬透性方面**

   - M4钢中钼含量约为4.5 - 5.5%。钼能显著提高钢的淬透性，使钢在淬火时能够快速均匀地冷却硬化。这是因为钼降低了钢的临界冷却速度，即使在较慢的冷却速度下，也能形成马氏体组织。例如，在制造较大尺寸的M4钢刀具时，钼的高淬透性可保证刀具整体性能的一致性，避免出现表面和心部组织性能差异过大的情况。

2. **回火稳定性方面**

   - 钼在回火过程中产生二次硬化效应。在高温回火时，钼与碳等元素形成特殊的化合物，阻止马氏体的分解，从而提高钢在高温下的硬度和强度。这使得M4钢在较高温度下仍能保持良好的切削性能，如在切削速度较高时，刀具刃部温度升高，但由于钼的作用，刃部硬度不会迅速下降。

## 三、钨（W）含量比例的影响

1. **硬度和红硬性方面**

   - 钨含量在5.5 - 6.75%。钨与碳形成的碳化物硬度极高，如WC，这些碳化物在钢基体中弥散分布，极大地提高了钢的硬度。同时，钨能提高钢的红硬性，即在高温下保持高硬度的能力。在高速切削加工中，切削区域温度很高，钨的存在使M4钢刀具能够在高温下保持刃部的硬度，从而持续有效地进行切削，例如切削不锈钢等难加工材料时，刀具刃部在高温下仍能保持锋利。

2. **耐磨性方面**

   - 由于钨的碳化物硬度高且耐磨，在刀具与工件材料的摩擦过程中，这些碳化物能够有效地抵抗磨损，减少刀具的磨损量，提高刀具的耐磨性。

## 四、铬（Cr）含量比例的影响

1. **抗氧化性和耐腐蚀性方面**

   - 铬含量在3.75 - 4.5%。铬能提高钢的抗氧化性，在钢表面形成一层致密的氧化铬保护膜，阻止氧气进一步与钢基体反应。同时，铬也能提高钢的耐腐蚀性，使M4钢在一定程度上抵抗切削液等介质的腐蚀。例如，在潮湿的加工环境中，铬的存在可减少钢表面生锈的可能性，延长刀具的使用寿命。

2. **淬透性方面**

   - 铬有助于提高钢的淬透性，与钼等元素共同作用，使钢在淬火过程中能够更有效地形成马氏体组织，从而提高钢的整体性能。

## 五、钒（V）含量比例的影响

1. **硬度和耐磨性方面**

   - M4钢中钒含量约为1.75 - 2.25%。钒形成的碳化物非常细小且弥散分布，这些细小的碳化物能进一步提高钢的硬度。在刀具的使用过程中，细小的碳化物能够更有效地抵抗磨损，提高刀具的耐磨性。例如，在切削高硬度的铸铁材料时，钒的存在使刀具刃口更耐磨，减少刃口的破损。