ASTM M36在超硬材料切削制造中的關鍵應用

　　ASTM M36高速鋼的用途及特性

　　美國ASTM M36粉末高速鋼標準:ASTM A600

　　ASTM M36粉末高速鋼為鈷鎢鉬高速鋼，提高了紅硬性及高溫硬度，改善了耐磨性，有較好的切削性，但強度和沖擊韌性較低，易于氧化脫碳，用作齒輪刀具、銑削工具以及沖頭、刀頭等工具，供切削硬質材料用。

　　ASTM M36化學成分：

　　碳C：0.80～0.90

　　硅Si：0.20～0.40

　　錳Mn：0.15～0.40

　　硫S：≤0.030

　　磷P：≤0.030

　　鉻Cr：3.75～4.50

　　鉬Mo：4.50～5.50

　　鎢W：5.50～6.50

　　釩V：1.75～2.25

　　鈷Co：7.75～7.75

　　ASTM M36主要特性：高鎢高鈷含釩高速鋼，具有很好的耐磨性，硬度高，抗回火穩定性良好，高溫硬度和熱硬性均較商，因此，工作溫度高，工作壽命較其他的高速鋼成倍提高。

　　一、特性

　　(一)化學成分與硬度

　　化學成分影響

　　ASTM M36高速鋼的化學成分包含鐵(Fe)、碳(C)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等元素。其中，碳含量影響鋼的硬度，適量的碳與鎢、鉬、釩等元素形成硬質碳化物，如碳化鎢(WC)、碳化鉬(MoC)和碳化釩(VC)等。鉻元素提高鋼的淬透性、抗氧化性和耐腐蝕性。經過合適的熱處理后，ASTM M36高速鋼的硬度可達到較高水平，通常硬度范圍在HRC64 - 66。

　　與其他高速鋼對比

　　與ASTM M2高速鋼相比，ASTM M36在合金元素配比上有所不同。例如，M36中的鉬含量可能相對較高，這使得它在高溫性能方面有一定優勢。在切削硬度為HRC48 - 50的材料時，當切削溫度升高，ASTM M36比M2高速鋼能更好地保持硬度，從而在切削效率和刀具壽命方面表現更優。

　　(二)耐磨性

　　耐磨原理

　　ASTM M36高速鋼的耐磨性主要源于其內部的硬質碳化物。這些硬質碳化物均勻分布在鋼的基體中，在與工件材料發生摩擦時，硬質碳化物承受主要的摩擦力，從而保護基體不被過度磨損。此外，在磨損過程中，由于合金元素的存在，可能會在表面形成一些耐磨的化合物，進一步增強耐磨性能。

　　實際耐磨表現

　　在銑削加工中，當使用ASTM M36高速鋼制作的銑刀對硬度為HRC45 - 47的中碳鋼進行銑削時，相比于普通高速鋼銑刀，ASTM M36銑刀的耐磨性能更為出色。普通銑刀在銑削一定量的材料后，銑刀的刃部會出現明顯磨損，而ASTM M36銑刀在相同的銑削量下，刃部磨損相對較小，能夠保持較好的銑削精度。

　　(三)紅硬性

　　紅硬性的表現

　　ASTM M36高速鋼具有良好的紅硬性。在切削加工過程中，隨著切削熱的產生，刀具溫度升高。當溫度達到600 - 650°C時，其硬度仍能保持在HRC58 - 60左右，這使得它在高溫切削環境下能夠保持較好的切削性能。

　　對高速切削的意義

　　在高速車削加工中，例如對硬度為HRC42 - 45的合金鋼進行車削時，ASTM M36刀具憑借其紅硬性，可以采用較高的切削速度。這不僅提高了車削效率，而且由于在高溫下仍能保持較好的硬度，減少了刀具的熱變形，從而保證了車削的尺寸精度和表面粗糙度。

　　(四)韌性

　　韌性的微觀結構依據

　　ASTM M36高速鋼的微觀結構中，合金元素的分布使得碳化物與基體之間具有較好的結合。在受到沖擊載荷時，這種結構能夠有效地將能量在碳化物和基體之間傳遞和分散，防止應力集中，從而賦予材料一定的韌性。

　　在加工中的體現

　　在鉆削加工中，當鉆削過程中存在一定的沖擊(如鉆削帶有硬質點的材料)時，ASTM M36高速鋼鉆頭能夠承受一定的沖擊而不容易發生折斷，保證了鉆削加工的順利進行。

　　(五)可加工性

　　加工工藝適應性

　　ASTM M36高速鋼具有一定的可加工性，可以進行鍛造、軋制、切削加工和熱處理等操作。

　　加工注意事項

　　在鍛造時，需要嚴格控制鍛造溫度范圍，因為不當的鍛造溫度可能導致材料內部組織不均勻或產生裂紋等缺陷。在切削加工方面，由于其硬度較高，應選擇合適的切削刀具，如硬質合金刀具，并合理調整切削參數，如采用適當的切削速度、進給量和切削深度等，以確保加工質量和刀具的使用壽命。在熱處理過程中，必須按照規定的工藝參數進行操作，以獲得理想的性能。

　　二、用途

　　(一)金屬切削刀具

　　切削中硬度材料

　　ASTM M36高速鋼常用于制造切削中硬度材料的刀具。對于硬度在HRC42 - 52的合金鋼、中碳鋼等材料的切削加工，ASTM M36刀具能夠發揮其高硬度、耐磨性和紅硬性的優勢。例如，在機械制造企業中，對各種結構件的加工，如對中碳鋼的軸類零件進行切削時，ASTM M36刀具能夠有效地進行加工，保證加工精度和表面質量。

　　通用刀具制造

　　由于ASTM M36高速鋼具有較好的綜合性能，它也被用于制造通用刀具。在制造如麻花鉆、絲錐等通用刀具時，ASTM M36能夠確保刀具在不同的加工條件下具有較好的性能，滿足一般的金屬加工需求。

　　(二)模具制造

　　冷作模具制造

　　ASTM M36高速鋼可用于制造冷作模具中的一些部件，如小型沖頭、簡單的凹模等。在冷沖壓加工中硬度適中的金屬板材或帶材時，例如普通的中碳鋼板材或鋼帶，ASTM M36的高硬度、耐磨性和韌性能夠保證模具部件的使用壽命。其高硬度可抵抗板材對模具的磨損，韌性能夠承受沖壓過程中的沖擊力。

　　熱作模具制造

　　在熱作模具制造中，ASTM M36也有一定的應用。例如在一些小型熱鍛模具中，ASTM M36可用于制造模具的輔助部件。在熱鍛過程中，雖然模具主要承受部件由其他高性能材料承擔，但ASTM M36的良好紅硬性、高硬度和耐磨性能夠在一定程度上提高模具的整體性能，并且保證熱鍛產品的質量。