自硬鋼主要涉及切屑變形機理、刀具及磨損、切削力、切削溫度以及表面質量，是鋼鐵中套用於機械加工的一種。
基本介紹
- 中文名：白硬鋼
- 外文名：self-hardeningsteel
- 套用領域：機械加工
發展史,作用機理,
發展史
1868年發展了Mushet自硬鋼。屬Mn-W系工具鋼，使切削低碳鋼的速度達到8m/min。典型成分為：C2.0%，W7%，Mn2.5%。隨著19世紀工業革命的進展，工業用鋼大量生產迫切要求工具機和工具必須跟上。因此如何提高Mushet鋼的性能使其所制工具切削速度能大幅度提高，已成為當時客觀迫切的要求。Mushet鋼的錳含量高因而降低Ac1臨界點，使其很難軟化退火，而且熱脆性大，可鍛性很差，淬火時易過熱。因此19世紀末，在美國出現了低錳含鉻的Cr-W系自硬鋼
1870~1898英國Mushet自硬鋼（C2%，W7%，Mn2.5%），切削中碳鋼速度達到8m/min
1898~1900美國F.W.Taylor和英國M.White發明接近鋼熔點的高溫淬火和高溫回火，並以Cr-W鋼（C1.85%，W8%，Cr3.8%）取代Mushet的Mn-W自硬鋼，從而創立了高速鋼。切削中碳鋼的切削速度達20m/min。1900年在巴黎國際博覽會上表演高速切削成功
1903出現現代高速鋼的原始成分（%）：C0.7、W14、Cr4
1904美國JohnMathew向高速鋼中加入0.3%V
1906試用電爐冶煉高速鋼
1910確立T1（W18Cr4V）鋼成分（C0.75%、W18%、Cr4.0%、V1.0%），切削中碳鋼速度達30m/min
1912德國Becker向鋼中加入3%~5%Co，提高了鋼的熱硬度
19183t電弧爐試煉高速鋼成功，替代了坩堝爐，得以生產較大尺寸的鋼錠和鋼材
1923加入鈷量達12%~15%，切削速度達40m/min以上
1932美國J.V.Emmons發明以Mo代替W的高鉬鋼M1
1937美國W.Breelor發明W-Mo系鋼M2
1939美國J.P.Gill發明高碳高釩鋼，稱SuperHSS，含釩3%~5%，淬回火硬度達HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差
1953出現加硫（0.05%~0.2%）易切削高速鋼
1958~1963平衡碳原理提出與套用，美國發明M40系列鋼，硬度達到HRC70的超硬（Extra-hard）鋼，最早為M41和M42
1965美國CrucibleSteels公司發明粉末冶金法生產高速鋼
1970瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速鋼投產；電渣重熔高速鋼開始用於大截面材生產；高速鋼用於高載荷冷作模具日益增多
1980氮化鈦塗層的物理氣相沉積法（PVD）成功用於部分高速鋼刀具，使用壽命成倍提高，對高速鋼的套用和發展具有重要意義
1990~粉末高速鋼新鋼種熱處理硬度達HRC70-72；綜合性能優良的低合金高速鋼重新受到重視和發展，替代部分通用高速鋼，以節約合金資源
1898~1900美國F.W.Taylor和英國M.White發明接近鋼熔點的高溫淬火和高溫回火，並以Cr-W鋼（C1.85%，W8%，Cr3.8%）取代Mushet的Mn-W自硬鋼，從而創立了高速鋼。切削中碳鋼的切削速度達20m/min。1900年在巴黎國際博覽會上表演高速切削成功
1903出現現代高速鋼的原始成分（%）：C0.7、W14、Cr4
1904美國JohnMathew向高速鋼中加入0.3%V
1906試用電爐冶煉高速鋼
1910確立T1（W18Cr4V）鋼成分（C0.75%、W18%、Cr4.0%、V1.0%），切削中碳鋼速度達30m/min
1912德國Becker向鋼中加入3%~5%Co，提高了鋼的熱硬度
19183t電弧爐試煉高速鋼成功，替代了坩堝爐，得以生產較大尺寸的鋼錠和鋼材
1923加入鈷量達12%~15%，切削速度達40m/min以上
1932美國J.V.Emmons發明以Mo代替W的高鉬鋼M1
1937美國W.Breelor發明W-Mo系鋼M2
1939美國J.P.Gill發明高碳高釩鋼，稱SuperHSS，含釩3%~5%，淬回火硬度達HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差
1953出現加硫（0.05%~0.2%）易切削高速鋼
1958~1963平衡碳原理提出與套用，美國發明M40系列鋼，硬度達到HRC70的超硬（Extra-hard）鋼，最早為M41和M42
1965美國CrucibleSteels公司發明粉末冶金法生產高速鋼
1970瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速鋼投產；電渣重熔高速鋼開始用於大截面材生產；高速鋼用於高載荷冷作模具日益增多
1980氮化鈦塗層的物理氣相沉積法（PVD）成功用於部分高速鋼刀具，使用壽命成倍提高，對高速鋼的套用和發展具有重要意義
1990~粉末高速鋼新鋼種熱處理硬度達HRC70-72；綜合性能優良的低合金高速鋼重新受到重視和發展，替代部分通用高速鋼，以節約合金資源
作用機理
高硬難加工金屬材料如淬硬鋼由於高強度和高硬度(HRC55)，套用極其廣泛，如齒輪、軸承、工具、模具、凸輪軸等.而高硬金屬材料在加工過程中，經常會在加工表面產生一層硬度很高的微細組織———白層.白層具有高硬度、不易浸蝕、晶粒細等特點，另一方面又表現出高脆性和存在較大的殘餘拉應力，易引起零件早期失效[1-5].白層是影響工件性能和表面完整性的重要因素，因此白層的形成機理成為近年來精密加工表面質量的研究熱點.目前對白層的研究主要集中在摩擦學領域如磨損以及硬態車削，其分歧主要集中在組織結構特性、形成機制等方面.國內外學者對白層的形成機制針對不同加工方式做了相關的實驗和理論研究.H.Eda等[6-7]認為白層是摩擦過程中在局部區域的溫度足以達到或超過平衡相變溫度，使表面發生奧氏體化，並快速淬火形成馬氏體組織，屬於溫度作用機制。
