Q420A低合金高強度結構鋼
材料名稱：低合金高強度結構鋼
牌號：Q420A
標準：GB/T 1591-1994
●Q420A特性及適用范圍：
Q420A綜合力學性能、焊接性能良好，非凡是低溫韌性很好，但熱軋狀態焊接時脆化傾向比較嚴重。Q420A冷熱加工性能較好，但冷作時對缺口敏感性較大。Q420A主要用于大型船舶、橋梁、高壓容器、重型機械設備機車車輛、電站設備及其他大型焊接結構件。
●Q420A化學成份：
碳 C：≤0.20
硅 Si：≤0.55
錳 Mn：1.00～1.70
硫 S：≤0.045
磷 P：≤0.045
鉻 Cr：≤0.40
鎳 Ni：≤0.70
銅 Cu：答應殘余含量≤0.30
釩 V：0.02～0.20
鈮 Nb：0.015～0.060
鈦 Ti：0.02～0.20
鉬 Mo：可少量加入
氮 N ：可加入0.010～0.020
注：可加入RE：0.02～0.20
●Q420A力學性能：
抗拉強度 σb(MPa)：520～680
屈服強度 σs(MPa)：≤16時：≥420; ＞16～35時：≥400; ＞35～50時： ≥380; ＞50～100時： ≥360
伸長率 δ5(％)：≥18
試樣尺寸：試樣厚度(直徑，邊長)
Q420A熱處理規范及金相組織：
●交貨狀態：以熱軋、控軋、正火及正火加回火狀態交貨
高速鋼產品說明
高速鋼是一種含多量碳(C)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等元素的高合金鋼，熱處理后具有高熱硬性。當切削
溫度高達600℃以上時，硬度仍無明顯下降，用其制造的刀具切削速度可達每分鐘60米以上，而得其名。高速鋼按
化學成分可分為普通高速鋼及高性能高速鋼，按制造工藝可分為熔煉高速鋼及粉末冶金高速鋼。
普通高速鋼
高速鋼是制造形狀復雜、磨削困難的刀具的主要材料。
普通高速鋼可滿足一般需求。常見的普通高速鋼有兩種，鎢系高速鋼和鎢鉬系高速鋼。
鎢系高速鋼
典型牌號為w18Cr4V，熱處理硬度可達63-66HRC，抗彎強度可達3500MPa，可磨性好。
? 鎢鉬系高速鋼
典型牌號為W6Mo5Cr4V2，目前正在取代鎢系高速鋼，具有碳化物細小分布均勻，耐磨性高，成本低等一系列優點。
熱處理硬度同上，抗彎強度達4700MPa，韌性及熱塑性比w18Cr4V提高50％。常用于制造各種工具，例如鉆頭、絲錐
、銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等，可以滿足加工一般工程材料的要求。只是它的脫碳敏感性稍強。
另一牌號的普通高速鋼為W9Mo3Cr4V，這是中國近幾年發展起來的新品種。強度及熱塑性略高于W6Mo5Cr4V2，硬度
為HRC63-64，與韌性相配合，容易軋制、鍛造，熱處理工藝范圍寬，脫碳敏感性小，成本更低。這三個牌號的普通
高速鋼在中國市場的比例分別為:W18Cr4V，16.5％；W6Mo5Cr4V2, 69％;W9Mo3Cr4V,11％。
高性能高速鋼
高性能高速鋼具有更好的硬度和熱硬性，這是通過改變高速鋼的化學成分，提高性能而發展起來的新品種。它具有
更高的硬度、熱硬性，切削溫度達攝氏650度時，硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性為普通高速鋼的1.5-3倍，適
用于制造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強度鋼等難加工材料的刀具。
主要品種有4種，分別為高碳系高速鋼、高釩系高速鋼、含鈷系高速鋼和鋁高速鋼。
? 高碳系高速鋼
牌號為9w18Cr4V，因含碳量高(0.9％)，故硬度、耐磨性及熱硬性都比較好。用其制造的刀具在切削不銹鋼、耐熱
合金等難加工材料時，壽命顯著提高，但其抗彎強度為3000MPa，沖擊韌性較低，熱處理工藝要求嚴格。
? 高釩系高速鋼
牌號有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美國牌號M3)，含釩量達3-4％，使耐磨性大大提高，但隨之帶來的是可磨性變差
。高釩系高速鋼的使用及發展還需要依賴于磨削工藝及砂輪技術的發展。
? 鈷高速鋼
牌號有W2Mo9Cr4VCo8(美國牌號M42)。其特點為：含釩量不高(1％)，含鈷量高(8％)，鈷能促使碳化物在淬火加熱
時更多地溶解在基體內，利用高的基體硬度來提高耐磨性。這種高速鋼硬度、熱硬性、耐磨性及可磨性都很好。熱
處理硬度可達67-70HRC，但也有采取特殊熱處理方法，得到67-68HRC硬度，使其切削性能(特別是間斷切削)得到改
善，提高沖擊韌性。鈷高速鋼可制成各種刀具，用于切削難加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制成復雜刀
具，國際上用得很普遍。但中國鈷資源缺乏，鈷高速鋼價格昂貴，約為普通高速鋼的5-8倍。
? 鋁高速鋼
牌號為W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入鋁(Al)和硅(Si)、鈮(Nb)元素，來提高熱硬性、耐磨性。適
合中國資源情況，價格較低。熱處理硬度可達到68HRC，熱硬性也不錯。但是這種鋼易氧化及脫碳，可塑性、可磨
性稍差，仍需改進。國際市場上高性能高速鋼使用量已經超過普通高速鋼25-30％。
粉末冶金高速鋼
粉末冶金高速鋼及其制品。
近幾年來高速鋼的最大變革就是發展了粉末冶金高速鋼，它的能優于熔煉高速鋼。用高壓氬氣或氮氣霧化熔融高速
鋼水，得到細小高速鋼粉末，篩選后為0.4mm以下的顆粒；在真空(0.04Hg)狀態下，密閉燒結達到密度65％；再在
1100℃高溫、300MPa高壓下制成密度100％的鋼坯，然后鍛軋成鋼材，這樣有效地解決了熔煉高速鋼在鑄錠時要產
生粗大碳化物偏析的問題，而它無論截面多大，其碳化物級別均為一級。碳化物晶粒極細，小于0.002mm，而熔煉
高速鋼碳化物晶粒為0.008-0.02mm。
牌號為APM T15的粉末冶金高速鋼，它的強度、韌性分別是同化學成分的熔煉高速鋼的2倍及2.5倍。盡管含釩量達5
％，但由于碳化物晶粒細，可磨性依然很好。高溫熱硬度也比熔煉高速鋼提高0.5-1HRC。
又由于其物理機械性能高度各向同性，淬火變形小。碳化物顆粒均勻分布的表面較大，不易從刀具的切削刃上剝落
，小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍，大尺寸刀具提高20-30％。
粉末冶金高速鋼具有良好的力學性能，適合制造：間斷切削條件下易崩刃的刀具、強度高而切削刃又必須鋒利的刀
具，如插齒刀、滾刀、銑刀，高壓動載荷下使用的刀具。
它的碳化物偏析小，晶粒細，可磨性好，適合制造：大尺寸刀具、精密刀具、復雜刀具。這類材料的高溫熱硬度高
，又適合制造難加工材料所用的刀具，確實是面面俱到。
粉末冶金高速鋼生產過程較復雜，造價較高。中國鋼廠提供的品種較少，市場用量也很少。國際上著名鋼廠如美國
Crucible公司已可提供近二十種粉末冶金高速鋼，日本神戶制鋼所、日立金屬公司均可提供近十種粉末冶金高速鋼
，供應量也在迅速增長。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速鋼制造了鉆頭、銑刀、絲錐，NACHI公司制造了滾刀、
插齒刀、剃齒刀。有理由相信技術性能高的粉末冶金高速鋼將會得到更廣泛的應用，為金屬加工業帶來新的發展。
高速鋼的市場定位及發展趨勢
高速鋼材料按制造工藝可分為熔煉高速鋼及粉末冶金高速鋼。
中國牌號 習慣名稱 相似ISO牌號 淬、回火硬度HRC 抗彎強度MPa 沖擊韌性
MJ/m? 600℃下的硬度HRC
W18Cr4V T1 HS18-0-1 62-65 3430 0.29 50.5
W6Mo5Cr4V2 M2 HS6-5-2 63-66 3500-4000 0.30-0.40 47-48
W6Mo5Cr4V3 M3 HS6-5-3 65-67 3200 0.25 51.7
W9Mo3Cr4V 64-66 4000-4500 0.35-0.40
W6Mo5Cr4V2Co5 HS
W10Mo4Cr4V3Co10 HS
W2Mo9Cr4V2Co8 HS
W7Mo4Cr4V2Co5 M41 HS
W12Cr4VCo5 HS12-0-1-5 66-68 3000 0.25 54
W6Mo5Cr4V2Al 501鋼 66-69 3000-4100 0.25-0.30 55-56
110W1.5Mo9.5Cr4VCo8 M42 67-69 2650-3730 0.23-0.29 55.2
W10Mo4Cr4VAl 5F6鋼 68-69 3010 0.20 54.2
W6Mo5Cr4V2通用型高速鋼 1.簡介 W6Mo5Cr4V2鋼簡稱W6或6542,是鎢鉬系通用型高速鋼的代表鋼號.它對含有多種合金元素的高合金鋼,屬菜氏體型鋼種.具有高硬度,高耐磨性,高熱硬性,高淬透性和足夠的塑性和韌性,并有良好的鑄,鍛,焊和機械加工性能,因而它在工具鋼中占有及重要的地位. 2.基本數據 表1.化學成份及鋼號對照鋼號(GB) W6Mo5Cr4V2 C:0.80-0.90 SI:0.20-0.45 MN:0.15-0.40 Cr:3.80-4.40 MO:4.50-5.50 W:5.50-6.75 V:1.75-2.20 標準:GB 9943-88 GB 3080-2001 供貨狀態: 退火 硬度HB207-255 3.特點: 電弧爐或中頻爐熔煉.電渣精煉.鋼質純凈.成份均勻. 碳化物顆料細小均勻,熱塑性和切削性能好. 淬火硬度高,紅硬性及高溫硬度好. 耐磨性好,強度韌性配合良好. 4.用途: 車,銑,鉆,滾,拉,剃,鉸,鋸片,絲錐等切削工具及木工刀具. 沖擠,壓,滾等冷加工模具,大型及熱塑成型模具,沖頭,頂針,搓絲工具. 高溫彈簧,軸承和要求耐熱耐磨的針閥,葉片,心軸等機械零件. 5.熱處理制度(參考) 5.1鍛造:始鍛1100攝氏度,終鍛900攝氏度,緩冷后及時退火. 5.2退火:對鑄,鍛,軋.焊的材料進行球化退火,對經冷或溫塑性變形加工的毛坯進行去應力退火.球化退火溫度為840-860攝氏度,冷卻速度大于或等于30攝氏度小時,冷至550攝氏度以下了爐空冷;去應力退火溫度為720-760攝氏度