DIN标准PMDT15钨系高速钢的化学成分与加工性能

# DIN标准PMDT15钨系高速钢的化学成分与加工性能

## 一、化学成分

1. **主要合金元素**

   - **钨（W）**：PMDT15钨系高速钢中钨的含量较高，通常在15%左右。钨在高速钢中是极为关键的合金元素，它与碳形成碳化钨（WC）等碳化物。这些碳化物具有极高的硬度，在高温下也能保持稳定，是赋予高速钢红硬性（即在高温下仍能保持高硬度的性能）的重要因素。例如，在高速切削过程中，刀具刃部温度升高时，碳化钨的存在可使刀具维持良好的切削性能。

   - **铬（Cr）**：铬的含量一般在4%左右。铬在钢中的作用多方面，首先它能提高钢的淬透性，使钢材在淬火时能均匀地硬化到较大深度。其次，铬具有抗氧化性，可防止钢材在高温加工或使用过程中表面被氧化。此外，铬参与形成复杂的碳化物，有助于提高钢的耐磨性。

   - **钒（V）**：钒的含量大约为1% - 2%。钒形成的碳化物（如VC）细小且弥散分布于钢的基体中。这种细小弥散的碳化物能显著提高钢的硬度，同时大大增强钢的耐磨性和红硬性。在刀具制造中，钒的存在可使刀具在切削高硬度材料时保持刃口的锋利度。

   - **碳（C）**：碳含量在0.8% - 1%之间。碳是确保形成足够碳化物的关键元素，在高速钢中，碳与钨、铬、钒等合金元素结合形成各种碳化物，这些碳化物是决定高速钢硬度的重要因素。足够的碳含量能保证钢材具有较高的硬度，以满足其作为高速切削工具等应用的需求。

2. **杂质元素**

   - 与其他钢材类似，PMDT15高速钢中也含有少量杂质元素，如硅（Si）和锰（Mn）。硅的含量通常在0.2% - 0.4%，锰的含量在0.1% - 0.4%。硅主要起到脱氧作用，同时对钢的强度有一定影响；锰也是脱氧剂，并且能与硫结合形成硫化锰（MnS），减少硫对钢的有害影响（如热脆性），同时对钢的强度和硬度有一定提高作用，但过量的杂质元素可能会对钢的质量产生不利影响。

## 二、加工性能

### （一）切削加工性能

1. **刀具磨损**

   - 由于PMDT15高速钢含有大量合金元素，硬度较高，在切削加工时对刀具磨损较大。使用普通刀具切削时，刀具切削刃易快速磨损。因此，在切削PMDT15高速钢时，通常需选用超硬刀具，如立方氮化硼（CBN）刀具或陶瓷刀具。这些刀具硬度高、耐磨性好，能减少刀具磨损，提高切削效率。

2. **切削参数**

   - 切削参数的选择需谨慎。因其材料硬度高，切削速度不能过高，否则会导致刀具过热、磨损加剧甚至破损。粗加工时，切削速度可能在30 - 50m/min；精加工时，切削速度可适当提高到50 - 80m/min。进给量和切削深度也需根据工件要求和刀具性能调整，粗加工时可采用较大进给量和切削深度以提高效率，精加工时则要减小以保证加工精度。

### （二）锻造性能

1. **锻造温度**

   - PMDT15高速钢的锻造温度范围相对较窄。始锻温度一般在1050 - 1100°C，终锻温度应不低于900°C。在该温度范围内，钢材具有较好的塑性变形能力。若锻造温度过高，易出现过热、过烧现象，导致钢材内部组织粗大，性能下降；若锻造温度过低，钢材塑性变差，锻造时易产生裂纹。

2. **锻造组织均匀性**

   - 在锻造过程中，由于其化学成分特点，需注意组织均匀性。其含有多种合金元素形成的碳化物，锻造时要通过多次镦粗、拔长等操作，使碳化物均匀分布。若碳化物分布不均匀，会导致钢材后续加工和使用过程中性能不均匀，如局部硬度不一致，影响工件使用寿命。

### （三）热处理性能

1. **淬火性能**

   - 淬火温度一般在1200 - 1250°C。在此温度下，合金元素能充分溶解在奥氏体中，为获得良好淬火组织奠定基础。淬火冷却方式通常采用油冷，以避免过快冷却速度导致工件产生裂纹。

2. **回火性能**

   - 回火是PMDT15高速钢热处理的重要环节。通常需进行多次回火，回火温度在550 - 650°C之间。多次回火可有效消除淬火内应力，稳定组织，提高钢材的韧性和硬度均匀性。