高速鋼刀具是一種比普通刀具要堅(jiān)韌，更容易切割的刀具,，是一種新產(chǎn)品,。在機(jī)械制造中用于切削加工，絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的,，也有手用的,。
100年前，美國機(jī)械工程師泰勒(F.W Taylor)和冶金工程師懷特(M.White)在經(jīng)過廣泛而系統(tǒng)的切削試驗(yàn)之后,，確立了切削用高速鋼的最佳成分W18Cr4V(C 0.75%,，W 18%，Cr 4.0%,，V 1.0%),，當(dāng)時(shí)切削中碳鋼速度為30m/min，比之前提高了十幾倍,。這一成果帶來了機(jī)械加工的劃時(shí)代革命,，也因此使得刀具材料在進(jìn)入19世紀(jì)后呈現(xiàn)出異乎尋常的發(fā)展速度，創(chuàng)造了的輝煌,。100年來,，盡管不斷出現(xiàn)各種新的刀具材料,，但高速鋼依然沒有被歷史所淘汰，一直沿用并發(fā)展至今,，甚至曾長期 占據(jù),。
刀具材料的發(fā)展因其對切削技術(shù)、機(jī)械加工的直接影響,，從而間接地影響了人類經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,，而刀具材料具里程碑意義的事件莫過于高速鋼的成功研制。
更多的人愿意用1900年巴黎博覽會上高速鋼刀具的公開演示作為“高速鋼元年",，不僅因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間的簡單易記,，或許更因?yàn)楦咚黉摰毒弋?dāng)年所引起的轟動效應(yīng)；有人則愿意記錄泰勒和懷特研制成功高速鋼的1898年,，因?yàn)槟鞘且粋€(gè)從無到有的突破,；另有一些文獻(xiàn)記錄則強(qiáng)調(diào)1906年，那一年泰勒和懷特確立了真正影響后世百年的W18Cr4V,。哪一年對今天的我們而言,，或許已不再那么重要，重要的是高速鋼乃至其他刀具材料的發(fā)展到底將去向何方,？
1910年,，一位英國人這樣寫道：“在1900年巴黎博覽會上，一些工程師看到了一部高速運(yùn)轉(zhuǎn)的車床,，上面裝有一個(gè)工具，正用它尖頭的熾熱消除一個(gè)暗藍(lán)色 碎片,，工程師們意識到他們親眼見證了工具鋼和機(jī)床方面的一個(gè)革命的開始,。"
巴黎的這件展覽品是匹茲堡伯利恒鋼鐵公司的產(chǎn)品，它正是泰勒和懷特所進(jìn)行的試驗(yàn)的刀具材料,，是由制造時(shí)經(jīng)過一種熱處理的鉻鎢鋼制成的,，其車削速度比碳鋼高出十幾倍。盡管刀具由于與工件磨擦生熱而呈暗紅色,，但卻鋒利不減,，削鐵如泥，觀眾無不瞠目結(jié)舌,。此后,，這種鋼就獲得了“高速鋼(high-speed steel)"的美名。
人們開始認(rèn)識到這種鋼的優(yōu)點(diǎn),，并設(shè)計(jì)可以利用這種鋼的有效刀具——車刀,、刨刀、鉆頭,、銑刀等等,。一場革命開始了,。最初高速鋼只用于粗切，但是隨著不斷的改進(jìn),，各種刀具都紛紛變成了高速鋼材料,。人們逐漸發(fā)現(xiàn)高速鋼具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性等特點(diǎn),，有較好的工藝性能,，強(qiáng)度和韌性配合好，而且具有很好的紅硬性,。于是,，高速鋼成為了刀具材料市場上幾十年的“霸主"。
在隨后的時(shí)間里,，隨著被加工材料的不斷變化以及生產(chǎn)加工的需要,，人們不斷改變高速鋼的成分，先后出現(xiàn)了鈷高速鋼,、高鉬高速鋼M1,、鎢鉬高速鋼M2、高碳高釩高速鋼(超高速鋼),、加硫易切削高速鋼,、超硬高速鋼M40系列；直至1965年,，美國Crucible Steels公司發(fā)明了粉末冶金高速鋼,，之后由瑞典Stora廠于1970年投入生產(chǎn)。
高速鋼常用于鉆頭,、絲錐,、鋸條以及滾刀、插齒刀,、拉刀等精密刀具,，尤適用于制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具。
高速鋼刀具100年來的發(fā)展大致可以分為兩半,，前半個(gè)世紀(jì)是高速鋼刀具的輝煌,，高速鋼被用來制造幾乎所有品種的刀具以實(shí)現(xiàn)各種切削加工。但隨著各種被加工材料機(jī)械性能的不斷提高,，高速鋼逐漸難以招架,。
1923年，硬質(zhì)合金的出現(xiàn)使得切削速度提高到每分鐘一百多米至幾百米,，而且其硬度更高,，可以切削高速鋼所加工不了的材料，但由于硬質(zhì)合金脆性較大,，可加工性又差,，因此只能在部分加工范圍內(nèi)代替高速鋼,，在很長一段時(shí)間內(nèi)并沒有撼動高速鋼的。
但后來,，硬質(zhì)合金的性能不斷提高,，發(fā)展了許多新品種，逐漸蠶食著高速鋼刀具的*,。
隨后又出現(xiàn)了陶瓷,、立方氮化硼、人造金剛石等更為先進(jìn)的刀具材料,，它們的硬度和耐磨性又超過了硬質(zhì)合金,。盡管它們由于脆性大、價(jià)格昂貴等原因難以占據(jù)較大的*,，但這對高速鋼刀具而言,，尤其是近三四十年以來，無疑使其下滑十分明顯,，硬質(zhì)合金刀具至今已經(jīng)替代了很大一部分高速鋼刀具,。于是，逐漸形成了以硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具為主體的行業(yè)架構(gòu),。
如今,，高速鋼刀具的確是風(fēng)光不再了。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),，硬質(zhì)合金刀具已占世界刀具消費(fèi)總額的55%,，高速鋼刀具為40%，超硬刀具為5%,。近20年高速鋼刀具產(chǎn)值每年遞減1.25%,，而硬質(zhì)合金刀具則每年遞升1.1%。
另一方面,，高速鋼材料中的一些主要元素如鎢的儲藏資源在世界范圍內(nèi)日漸枯竭，據(jù)估計(jì)其儲量只夠再開采使用40～60年,，因此高速鋼本身也面臨嚴(yán)峻的發(fā)展危機(jī),。
國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)在一項(xiàng)研究報(bào)告中指出：“由于刀具材料的改進(jìn)，允許的切削速度每隔十年幾乎提高一倍,。"在這100年中,，不斷有新的材料出 現(xiàn)，原有的材料也不斷改進(jìn),。
盡管高速鋼刀具在的銷售額不斷減少,，但是高性能的鈷高速鋼和粉末冶金高速鋼的使用量卻在不斷增加，主要用于鈦合金等難加工材料的切削,。它們比普通的高速鋼有更好的耐磨性,、紅硬性和使用的可靠性,，尤其是粉末冶金高速鋼的性能更好，甚至在綜合評價(jià)中優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具,。
粉末冶金工藝可在高速鋼中加入較多合金元素而不會損害材料的強(qiáng)韌性或耐磨性,，從而可制成具有高硬度、高耐磨性,、可吸收切削沖擊,、適合高切除率加工和斷續(xù)切削加工的刀具，大有逐漸取代脆性較大,、在切削沖擊下易發(fā)生碎裂的整體硬質(zhì)合金刀具的趨勢,。
近幾年，用高性能高速鋼制造的刀具已擴(kuò)大應(yīng)用到一般的加工中,，成為國外高速鋼刀具的常規(guī)產(chǎn)品,。世界粉末冶金高速鋼在刀具上的應(yīng)用及各類刀具占的百分比已達(dá)到齒輪刀具占70%，拉刀占30%,，立銑刀占20%,，鉆頭占1%，這有助于維持高速鋼刀具的應(yīng)用領(lǐng)域,。
盡管世界范圍來講,，已全面進(jìn)入硬質(zhì)合金刀具時(shí)代，但就國內(nèi)而言,，高速鋼刀具依然占有相當(dāng)強(qiáng)勢的份額,。不過，我國高速鋼刀具仍舊主要是普通高速鋼,，高速鋼的品級有待提升,。
由于礦藏資源日益枯竭以及其他刀具材料的不斷侵蝕，高速鋼刀具是否真能在歷史舞臺上繼續(xù)活躍100年,，實(shí)難可知,，但顯而易見的是，它肯定會在較長時(shí)間內(nèi)繼續(xù)存在并繼續(xù)發(fā)揮重要的作用,。國內(nèi)頻頻有聲討普通高速鋼生產(chǎn)的聲音,，甚至大有打殺圍堵的意味，一位行業(yè)專家則堅(jiān)稱,，“國內(nèi)普通高速鋼的市場需求依然旺盛(盡管這并不符合世界刀具發(fā)展的主流),，有需求生產(chǎn)企業(yè)自然樂意供應(yīng)，我們更應(yīng)該做的恐怕是引導(dǎo)而不是圍堵,，引導(dǎo)企業(yè)提升高速鋼刀具的品級,，減少大量低附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)。
對拉刀、滾刀,、鉸刀,、銑刀等復(fù)雜高速鋼刀具，在低溫條件下,，進(jìn)行碳,、氮、硫,、硼,、氧等多元素共滲，使刀具的耐用度平均提高2 倍～5倍,。這是因?yàn)檫@些元素滲入刀具表層后,，使刃具表層的化學(xué)成分發(fā)生了變化，在切削過程中起到了減小摩擦和自潤滑作用,，從而降低了切削力和切削熱,，提高了刀具耐用度，降低了生產(chǎn)成本,。
此工藝簡單,，工作溫度低，是一種提高復(fù)雜高速鋼刀具耐用度的有效措施,。
高速鋼刀具一般不做抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn),，而以金相、硬度檢驗(yàn)為主,。
鎢系和鉬系高速鋼經(jīng)正確的熱處理后,，洛氏硬度能達(dá)到63以上，鈷系高速鋼在65以上,。鋼材的酸浸低倍組織不得有肉眼可見的縮孔 ,、翻皮。中心疏松,，一般疏松應(yīng)小于1級,。
金相檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括脫碳層、顯微組織和碳化物不均勻度3個(gè)項(xiàng)目,。
1.高速鋼不應(yīng)有明顯的脫碳,。顯微組織不得有魚骨狀共晶萊氏體存在。
2.高速鋼中碳化物不均勻度對質(zhì)量影響最大,，冶金和機(jī)械部門對碳化物不均勻度的級別 十分重視。根據(jù)鋼的不同用途可對碳化物不均勻度提出不同的級別要求,，通常情況下應(yīng)小于3級,。
3.用高速鋼制造切削工具，除因其具有高硬度,、高耐磨性和足夠的韌性之外,，還有一個(gè)重要因素是具有紅硬性,。（紅硬性是指刀具在高速切削時(shí)，刀刃在紅熱狀態(tài)下抵抗軟化的能力,。）
一種衡量紅硬性的方法是先把鋼加熱至580～650℃,，保溫1小時(shí),然后冷卻,這樣反復(fù)4次后測量其硬度值。高速鋼的淬火溫度一般均接近鋼的熔點(diǎn),，如鎢系高速鋼為1210～1240℃,，高鉬系高速鋼為1180～1210℃。淬火后一般需在 540～560℃之間回火3次,。提高淬火溫度可以增加鋼的紅硬性,。為了提高高速鋼刀具的使用壽命，可對其表面進(jìn)行強(qiáng)化處理,，如低溫氰化,、氮化、硫氮共滲等,。
