高强度钢和超高强度钢的概述

1．什么是高强度钢和超高强度钢？

所谓高强度钢,是指那些在强度和韧性方面结合很好的钢种。低合金结构钢,经调质处理后,具有很好的综合力学性能。其抗拉强度σb>1200MPa时,叫高强度钢；其抗拉强度σb>1500MPa时,称为超高强度钢。

超高强度钢,视其合金含量的多少,可分为低合金超高强度钢(合金含量不大于6%)、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢。

含一种合金元素的高强度合金钢有铬钢、镍钢、锰钢等；含两种合金元素的合金钢有铬镍钢、铬锰钢、铬钼钢等；含三种以上合金元素的高强度合金钢有铬锰硅钢、铬镍钨钢、铬镍钼钢、铬锰钛钢、铬锰钼钒钢等。

高强度钢和超高强度钢的原始强度和硬度并不高,但是经过调质处理后可获得较高的强度,硬度在HRC30～50之间。

钢的抗拉强度与硬度之间存在一定的关系。一般来说,硬度提高强度也随之增高,但不能说高强度钢就是高硬度钢。所谓高强度钢和超高强度钢,是指综合性能而言的。淬火钢的硬度很高,但不能称为高强度钢和超高强度钢,其原因是它的综合性能不好,几乎没有塑性,韧性也很差,只能作耐磨零件和工具。

2．高强度钢和超高强度钢有哪些切削特点？

高强度钢和超高强度钢,由于加入不同量的合金元素,经热处理后,Si、Mo、Ni等元素使固溶体强化,金相组织多为马氏体,具有很高的强度(最高可达1960MPa)和较高的硬度(HRC>35),冲击韧性高于45号钢,切削时具有以下特点:

(1)刀具易磨损、耐用度低:高强度钢和超高强度钢,调质后的硬度一般在HRC50以下,但抗拉强度高,韧性也好。在切削过程中,刀具与切屑的接触长度小,切削区的应力和热量集中,易造成前刀面月牙洼磨损,增加后刀面的磨损,导致刃口崩缺或烧伤,刀具的耐用度低。

(2)切削力大:高强度钢和超高强度钢的剪切强度高,变形困难,切削力在同等的切削条件下,比切45号钢的单位切削力大1.17～1.49倍。

(3)切削温度高:这两种钢的导热性差,切削时切屑集中于刃口附近很小的接触面内,使切削温度增高。如45号钢的导热系数为50.2W/(m·K),而38CrNi3MoVA的导热系数为29.3W/(m·K),仅为45号钢的60%,切削38CrNi3MoVA时的切削温度比切削45号钢的切削温度高100℃左右。切削温度高,刀具磨损加剧。

(4)断屑困难:由于高强度钢和超高强度钢具有良好的塑性和韧性,所以切削时切屑不易拳曲和折断。切屑常缠绕在工件和刀具上,影响切削的顺利进行。

作者:郑文虎张玉林詹明荣

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