圆棒HS4-4-2在精密机械加工中的应用前景

　　一、hs4 - 4 - 2高速钢的特性

　　(一)硬度特性

　　合金元素的影响

　　hs4 - 4 - 2高速钢含有钨(w)、钼(mo)、铬(cr)等合金元素。钨和钼与碳结合形成碳化物，如wc、moc等，这些碳化物具有较高的硬度，它们弥散分布在钢的基体中，显著提高了钢的硬度。经过适当的热处理后，hs4 - 4 - 2高速钢的硬度可达到hrc60 - 63。

　　例如，与普通碳钢(硬度一般在hrc20左右)相比，hs4 - 4 - 2高速钢在加工硬度为hrc35的合金钢工件时，能够凭借其较高的硬度顺利地进行切削加工，并且切削刃不易变形。

　　德国hs4-4-2粉末高速钢为钨钼系通用型高速钢，易于热处理，较耐磨，热硬度及韧性较高，可磨削优良，密度较小，易于氧化脱碳。可制作钻头、铣刀、刀片、成形刀具、车削及剥削刀具、丝锥、板牙、锯条及各种冷冲模具等。

　　标准din en4957-2000

　　hs4-4-2化学成分：

　　碳 c ：1.00～1.10

　　硅 si：≤0.45

　　锰 mn：≤0.40

　　硫 s ：≤0.030

　　磷 p ：≤0.030

　　铬 cr：3.80～4.50

　　钒 v ：2.30～2.60

　　钼 mo：5.50～6.50

　　钨 w ：5.90～6.70

　　hs4-4-2出厂硬度：hb262

　　微观结构对硬度的贡献

　　在微观结构上，hs4 - 4 - 2高速钢经过热处理后形成马氏体基体，在马氏体基体上分布着细小的碳化物颗粒。这种结构使得位错运动受到碳化物颗粒的阻碍，从而提高了钢的整体硬度。

　　(二)耐磨性

　　耐磨机制

　　钢中的硬碳化物在磨损过程中起到关键作用。当与其他物体发生摩擦时，这些硬碳化物能够承受大部分的摩擦力，减少钢基体的磨损。例如，在铣削加工中，hs4 - 4 - 2高速钢铣刀的刃口在与工件表面的摩擦过程中，碳化物颗粒能够抵抗工件材料的刮擦，使铣刀刃口保持较长时间的锋利度。

　　与普通高速钢相比，hs4 - 4 - 2高速钢的耐磨性更好。在相同的切削条件下，普通高速钢刀具可能在较短时间内出现明显磨损，而hs4 - 4 - 2高速钢刀具的磨损程度相对较轻。

　　不同工况下的耐磨性

　　在切削硬度较高的材料时，hs4 - 4 - 2高速钢的耐磨性表现更为突出。例如，在车削硬度为hrc40的淬火钢时，hs4 - 4 - 2高速钢车刀的磨损速度明显低于一些低合金含量的高速钢车刀。

　　(三)热硬性

　　高温硬度保持能力

　　hs4 - 4 - 2高速钢具有较好的热硬性。在切削加工过程中，随着切削温度的升高，合金元素能够在一定程度上阻止马氏体的软化，从而使钢在较高温度下仍能保持一定的硬度。当切削温度达到400 - 500°c时，hs4 - 4 - 2高速钢仍然能够保持较好的切削性能。

　　例如，在高速车削耐热钢时，由于切削速度较快，切削刃温度迅速上升。hs4 - 4 - 2高速钢车刀在这种高温环境下，相较于一些热硬性较差的刀具，能够持续有效地进行车削，而不会因为硬度下降过快而失去切削能力。

　　热硬性的优势体现

　　这种较好的热硬性使得hs4 - 4 - 2高速钢在中等切削速度和切削负荷下，能够提高切削加工的效率。同时，它也有助于延长刀具的使用寿命，降低加工成本。

　　(四)韧性

　　合金配比与韧性关系

　　通过合理的合金配比，hs4 - 4 - 2高速钢在具备较高硬度、耐磨性和热硬性的同时，也具有一定的韧性。合金元素之间相互作用，使得钢在受到冲击载荷时，不会轻易发生脆性断裂。

　　例如，在铣削带有间断切削的工件(如带有键槽的轴类零件)时，刀具在切入和切出过程中会受到冲击。hs4 - 4 - 2高速钢铣刀能够承受这种冲击，而不会像一些脆性材料制成的刀具那样容易断裂。

　　复杂加工中的韧性表现

　　在加工形状复杂的零件(如模具的型腔)时，刀具需要不断改变切削方向和受力状态。hs4 - 4 - 2高速钢刀具能够适应这种复杂的加工环境，在保证切削刃硬度的同时，依靠其韧性避免刀具破损。

　　二、hs4 - 4 - 2高速钢的用途

　　(一)刀具制造

　　切削刀具

　　车刀：在机械加工中，hs4 - 4 - 2高速钢常用于制造车刀。对于车削硬度适中的金属材料，如普通合金钢、中碳钢等，它能够提供良好的切削性能。例如，在汽车零部件制造中，车削发动机的一些普通合金钢部件时，hs4 - 4 - 2高速钢车刀可以有效地进行车削加工，保证加工精度和表面质量。

　　铣刀：也广泛用于制造铣刀。在铣削硬度适中的金属材料，如模具钢的粗加工阶段，hs4 - 4 - 2高速钢铣刀能够发挥其高硬度、耐磨性和热硬性的优势。例如，在模具制造企业中，对模具毛坯进行铣削加工时，hs4 - 4 - 2高速钢铣刀可以快速去除多余材料，并且保持较好的切削刃状态。

　　钻头：可用于制造钻头，在钻削硬度适中的金属材料时，能够有效地钻进材料，减少钻头的磨损，提高钻孔的精度和效率。

　　木工刀具

　　hs4 - 4 - 2高速钢还可用于制造木工刀具。在木材加工中，虽然木材硬度相对较低，但对于大规模的木材加工，hs4 - 4 - 2高速钢木工刀具能够保持较长时间的锋利度，提高木材加工的效率。例如，在建筑模板制造企业中，使用hs4 - 4 - 2高速钢木工铣刀对木材进行铣削，可以快速地加工出符合尺寸要求的模板部件。

　　(二)机械加工行业的特殊应用

　　精密加工

　　在精密机械加工领域，如手表制造、精密仪器制造等，hs4 - 4 - 2高速钢制造的小型刀具可用于加工一些精度要求较高的零件。例如，在手表制造中，用于加工手表齿轮等零件的小型刀具可以采用hs4 - 4 - 2高速钢，以满足高硬度、耐磨性和加工精度的要求。

　　难加工材料加工

　　在对一些难加工材料进行初步加工或粗加工时，hs4 - 4 - 2高速钢刀具可以发挥作用。例如，在加工超硬合金(如硬质合金)的预加工阶段，hs4 - 4 - 2高速钢刀具可以先对其进行一定程度的切削，为后续的精密加工提供较好的基础，降低加工成本。