FAX18粉末高速钢兼具超高硬度、耐磨性与韧性平衡的特性

FAX18高速钢是日本大同特殊钢开发的高钴钼系粉末冶金高速钢（PM-HSS），通过粉末冶金工艺实现碳化物纳米级均匀分布，兼具超高硬度、耐磨性与韧性平衡的特性，专为极端工况下的切削工具、精密模具及耐磨部件优化设计。以下是其核心特性与应用解析：

🔧 一、化学成分与强化机理

FAX18的化学成分设计聚焦高温红硬性与耐磨性的协同提升（质量分数）：

元素 含量（%） 核心作用

C 1.05–1.15 形成MC/M₂C碳化物骨架，奠定高硬度与耐磨性基础

Co 7.50–8.50 抑制500–600℃高温软化，提升红硬性；增强基体韧性，抗冲击崩刃

Mo 9.00–10.00 析出Mo₂C硬质相，提升中温区（200–500℃）持硬力；改善淬透性，确保大截面硬度均匀

W 1.20–1.90 形成WC相，强化高温耐磨性（500–700℃）；与Mo协同细化晶粒

V 0.90–1.30 生成纳米VC颗粒（硬度＞3200 HV），钉扎位错、抑制裂纹扩展，提升耐磨性

Cr 3.50–4.50 提高淬透性、抗氧化性及耐腐蚀性

粉末冶金工艺优势：热等静压技术消除传统铸造的碳化物偏析，碳化物尺寸≤1μm且分布均匀，实现硬度与韧性的同步优化 。

⚙️ 二、核心性能指标

力学性能

硬度：峰值硬度 HRC 66–68（热处理后），600℃高温下仍保持 ≥HRC 58，支撑300–400 m/min高速切削

耐磨性：VC+Mo₂C+WC多相碳化物网络，耐磨性达普通高速钢8–10倍

韧性：冲击韧性 40–50 J/cm²，抗弯强度 3500–4000 MPa，抗崩裂性优于传统高钴钢

物理特性

热导率：24.0 W/(m·K)（20℃），加速切削散热

密度：7.8 g/cm³，减轻工具重量，适用于高速旋转刀具

🔥 三、热处理工艺关键控制点

FAX18的性能高度依赖精准热处理，核心流程如下：

工序 参数与效果

退火 850–880℃缓冷至700℃空冷，硬度≤255 HB，便于机加工与线切割

淬火 阶梯预热（550℃→850℃）→ 1180–1210℃奥氏体化→高压气淬/真空油淬（冷却速率＞60℃/s）

回火 540–560℃回火3次，每次1.5–2小时，消除残余奥氏体，硬度达HRC 65–67峰值

变形控制 真空热处理减少氧化脱碳，尺寸变形量＜0.05%

风险提示：温度偏差＞±10℃导致晶粒粗化；回火不足易脆裂，过高则硬度骤降（600℃回火后硬度降至55 HRC）。

🛠️ 四、典型工业应用场景

1. 切削工具领域

钛合金/高温合金加工：铣刀、钻头切削速度达300–400 m/min，寿命较普通高速钢提升2倍，表面粗糙度≤Ra 0.4 μm

精密刀具：

PCB微钻（孔径≤0.3mm），满足电子行业高精度孔加工需求

齿轮滚刀、拉刀，符合ISO 1328精度标准

2. 模具制造

冲压模具：汽车高强钢板（如底盘件）冲切，寿命超10万次，抗疲劳性优异

注塑模具：耐高温工程塑料（含玻纤）浇口镶件，耐冲刷寿命较H13钢延长30%

冷锻模/精冲模：轴承套圈、连杆锻造，抗冲击载荷能力突出

3. 特殊耐磨部件

航空发动机高温环件、矿山钻头凿岩刃具，耐受磨粒磨损与冲击载荷

PVD涂层刀具基材（如TiAlN涂层铣刀），切削硬度≤65 HRC材料

️ 五、对比与替代方案

特性 FAX18 (PM-HSS) M35 (W6Mo5Cr4V2Co5) T15 (W12Cr4V5Co5)

硬度 (HRC) 66–68 64–66 67–69

红硬性 (600℃) ≥58 HRC ≥54 HRC ≥58 HRC

耐磨性 优 (纳米VC均匀分布) 中 极优 (高钒)

韧性 最优 (粉末冶金减偏析) 中 低

成本 高 中 极高

替代建议：

性价比场景：M42高速钢（红硬性稍逊，成本低15–20%）

国产化选项：部分国产钴高速钢性能接近，但高温稳定性略逊，适合非极端工况

加工要点：

磨削需用CBN砂轮（粒度100–120目），冷却液流量≥15 L/min防烧伤

避免冷成形开裂，优先采用热锻/热轧工艺

FAX18通过“高钴+钼钒协同+粉末冶金”三重技术突破，成为航空、精密制造及重载模具领域的性能标杆，尤其适用于追求长寿命与极端工况可靠性的场景 。

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