机械加工基础知识 上按制造方法不同可分为：熔炼高速钢和粉末冶金高 速钢。粉末冶金高速钢是用细小的高速钢粉末（直径0.1～ 0.6mm的球形）在高温（≈1100℃）高压（≈100MPa）下 直接压制而成的，完全避免了碳化物偏析。粉末冶金高速 钢和熔炼高速钢相比，强度比一般高速钢提高一倍，韧性 提高1.5～2倍。硬度提高0.5～1HRC。适合做插齿刀、铣 刀等受冲击大的刀具。
碳素工具钢 是指含碳量在0.65%—1.35%范围内的优质 高碳钢，代号用T表示碳素工具钢，后面数字表示含碳量的千分 之几（如T10博鱼体育中国入口、T12A）等。这类钢由于耐热性能很差 （200~250℃），允许的切削速度很低，一般仅适用于尺寸较 小、低速的手动切削工具及形状较简单的模具和量具。 合金工具钢 是指含铬、钨、硅、锰、钼、钒等合金元素 的低合金钢。合金工具钢有较高的耐热性(300～400℃)，可以 允许在较高的切削速度下工作；耐磨性较好，因此可用于截面 积较大，要求热处理变形较小，对耐磨性及韧性有一定要求的 低速切削工具，如板牙、手用丝锥、铰刀、拉刀等。常用的有： 9SiCr、CrWMn等。
按用途不同可分为：通用型高速钢和高性能高速钢。 通用型高速钢的碳(C)含量0.7%～0.9%，是中等 热稳定性高速钢，具有一定的硬度（63～66HRC）和耐 磨性，高的韧性和强度，良好的塑性和磨削性，广泛用 于制造各种复杂刀具，切削硬度在250～280HBW以下 的大部分结构钢和铸铁。 高性能高速钢是指在通用型高速钢的成分中再增 加一些含碳量、含钒量，有时添加钴、铝等合金元素以 提高耐热性和耐磨性的钢种，其热稳定性高，加热到 630℃～650℃时仍保持60HRC的硬度，具有更好的力 学性能，寿命约为通用型高速钢的1.5～3倍。
1、碳素结构钢 碳素结构钢的含碳量小于0.38%，而以小于0.25%的最为常用，即以 低碳钢为主。这类钢尽管硫、磷等有害杂质的含量较高，但性能仍能满足一 般工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求，且价格低廉，因此在国民经 济各个部门得到广泛应用。可供焊接、铆接及栓接构件之用，广泛应用于桥 梁、船舶、建筑工程中制作各种静负荷的金属结构件、不需热处理的一般机 械零件和普通焊接件，是一种用途非常广泛的工程用钢。 4
金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 1、强度：强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的 能力，强度有多种判据，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 (1)、屈服点 它是指拉伸试样产生屈服现象时的应力。可计算： Fs Fs——试样发生屈服时所承受的最大载荷，(N)； σs= ── (MPa) Ao Ao——试样原始截面积，(mm) ² (2)、抗拉强度 指金属材料在拉断前所承受的最大应力，以σb表示。 以下式表示： Fb Fb——试样在拉断前所承受的最大载 (N)； σb= ── （MPa） Ao 由于机器零件或构件工作时，通常不允许发生塑性变形，因此多以 屈服点σs作为强度设计的依据。对于脆性材料，因断裂前基本不发生塑性 形变，故无屈服点可言，在强度计算时，则以σb为依据。 14
一、铸铁 即生铁。指含碳量为2.11~6.69%的铁碳合金。依照室温组织的不同， 可将铸铁分为如下三类：亚共晶铸铁：含碳量＜4.3%； 共晶铸铁：含碳 量4.3%；过共晶铸铁：含碳量＞4.3% 。按主要性能和使用特性分为： ╭ 灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、可锻铸铁（KT） 铸铁〈 抗磨铸铁(KmT〉、耐蚀铸铁(ST) ╰ 耐热铸铁(RT) 代号用汉语拼音带抗拉强度表示。
依据GB700-88国标规定，碳素结构钢牌号以屈服点“屈” 字的汉语拼音首位字母Q和后面三位数字来表示，如Q215、 Q235、Q255等，每个牌号的数字均表示该钢种在厚度小于 16mm时的最低屈服点（MPa）。在钢的牌号尾部，可用A、 B、C、D表示钢的质量等级。其中A为普通级，B、C、D表 示硫、磷含量较低的优等级别。在牌号的最后还可用符号标 志其冶炼时的脱氧程度，如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号 “F”，而对已完全脱氧的镇静钢则表以“Z”或不标符号。低 合金高强度结构钢是含少量合金元素（一般含合金总量小于 3%）的普通合金钢，它强度较高，加工和焊接工艺性较好， 生产成本接近碳素钢，如Q295(12Mn)、Q345(16Mn)。
按化学成分（主要按含钨量）：含钨12%～18%的 钨高速钢（用W18Cr4V做钻头、铣刀等；W12Cr4V4Mo 做车刀，刨刀；9W18Cr4V2等）；含钨6%～8%的钨钼高 速钢：有W6Mo5Cr4V2（耐温高，价格低）；含钨2%和 不含钨的钼高速钢。
硬质合金是以难溶的金属碳化物（碳化钨WC、碳化 钛TiC）为基础，以金属粘结剂（如钴Co）为粘合剂，混 合压制成型后烧结而成。 硬质合金可分为碳化钨基和碳（氮）化钛基两大类。 我国最常用的碳化钨基硬质合金有：钨钴类（如YG3X、 YG6、YG8等）和钨钛钴类（如YT30、YT15、YT5等）， 近年来，新牌号的硬质合金得到了快速发展。硬质合金也 是用的叫普遍的一种刀具材料。 另外因为它硬度高，耐磨性好，常做冷精锻凹模，寿 命可以达到几十万件甚至上百万件。但是硬质合金的韧性 比工具钢差得多, 基本上不能承受拉应力，因此在做凹模时, 给硬质合金模芯加上预应力圈，让硬质合金模芯内表面处 于压应力状态，这样在工作时可以抵消拉应力。
硬质合金的性能特点： a、硬度比高速钢高很多。（达到HRA88～91或HRC76～ 79，比高速钢HRC63～66高）。 b、抗弯强度只相当高速钢的1/2～1/3。(高速钢3000～ 4000MPa，硬质合金1000多MPa) c、韧性比高速钢低得多（高速钢抗拉强度1500～ 2400MPa，硬质合金＜800MPa）。 d、热物理性能：硬质合金的热导率是高速钢的2～3倍。 e、耐热性比高速钢高很多。硬质合金在800～1000℃时 尚可进行切削，在高温下有良好的抗塑性变形的能力。 f、抗粘结性高于高速钢，抗粘结磨损能力强。（高速钢粘 结温度575℃，钨钴类粘结温度625～750℃，钨钛钴类775～ 850℃）。 g、化学稳定性：氧化温度高于高速钢。
根据优质碳素钢含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢、高碳钢： 低碳钢的含碳量（质量分数）≤0.25%，由于含碳量低，因而强度低， 硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性好，冷塑性变形能力高。一 般不采用热处理，还可作为渗碳钢，用于制造表面渗碳处理的中小机械 零件和要求不高的模具。
中碳钢的含碳量为0.3%—0.6%，强度、硬度较高，塑 性、韧性稍低，热锻、热压性能良好，冷作变形能力较好， 切削性能较佳，但焊接性较差，主要用于制造较大负载的 机械零件。由于含碳量较高，可采用热处理强化，多属于 调质钢（40、45、50钢是最常用的中碳调质钢）。 高碳钢的含碳量在0.6%以上，焊接性能低。因为碳含量 高，所以水淬常产生裂纹，一般采用水淬油冷双液淬火， 而小尺寸截面零件一般采用油淬为佳。主要应用于耐磨零 件及弹簧。 合金结构钢 是在碳素结构钢的基础上加入适量的一种或 几种合金元素而形成的，它比碳素结构钢的综合性能要好， 如20Mn2、35SiMn、40Cr、20CrMnTi等。
硫、磷含量较低（≤0.035%），依据GB699-1999，优质碳素结构 钢的牌号用两位数字表示，即钢中平均含碳量的万分数。对于沸腾钢则在 尾部增加符号F,如08F，15F等。半镇静钢注“b”，镇静钢一般不注。当钢 中锰含量（质量分数）小于0.7%时，称为普通含锰量优质碳素钢；当锰含 量在0.7%—1.2%之间时称为较高含锰量优质碳素钢，在尾部标以“Mn”， 锰的含量增多，可以提高钢的淬透性。因此，比普通锰含量钢强度较高， 韧性和塑性稍低，硬度和耐磨性提高。
高速工具钢 高速工具钢也叫高速钢，是一种加入了较 多钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具 钢，含碳量在0.7%—1.65%之间，合金元素在10%—20%范 围内，较明显的提高了钢的硬度、淬透性、耐磨性及热硬性， 在500℃～600℃温度时，仍具有高的硬度，铸造钴基合金在 700℃～850℃时的硬度仍无显著变化。 高速钢代号表示方法：含碳量≥1.00%时不予标出，＜ 1.00%时，数字为千分之几，后面是元素符号，数字是平均 含量的百分之几，平均合金含量＜1.5%钢号中仅标明元素， 平均合金含量≥1.5%，2.5%、3.5%……23.5%时，相应写 成2、3、4……24，如W18Cr4V表示含碳量大于1.00%，含 钨18%，含铬4%，含钒小于1.5%。高速钢具有优良的综合 性能，是应用较多的一种刀具材料。
