什麼是刃具鋼
刃具鋼是用來製造各種切削加工工具（車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、絲錐、板牙等）的鋼種。刃具鋼是用來製造各種切削加工工具（車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、絲錐、板牙等）的鋼種。刃具在切削過程中，刀刃與工件表面金屬相互作用使切屑產生變形與斷裂並從整體上剝離下來。故刀刃本身承受彎曲、扭轉、剪下應力和衝擊、振動負荷，同時還要受到工件和切屑的強烈摩擦作用，產生大量熱，使刃具溫度升高，有時高達600℃左右，切削速度愈快、吃刀量愈大則刀刃局部升溫愈高。
刃具鋼工作條件
刃具在切削過程中，刀刃與工件表面金屬相互作用使切屑產生變形與斷裂並從整體上剝離下來。故刀刃本身承受彎曲、扭轉、剪下應力和衝擊、振動負荷，同時還要受到工件和切屑的強烈摩擦作用，產生大量熱，使刃具溫度升高，有時高達600℃左右，切削速度愈快、吃刀量愈大則刀刃局部升溫愈高。刃具的失效形式有卷刃、崩刃和折斷等，但最普遍的失效形式是磨損。其性能要求為高的硬度和耐磨性（刀具必須具有比被加工工件更高的硬度，一般切削金屬用的刀具，其刃口部分硬度要高於60HRC。硬度主要取決於鋼中的碳含量，因此，刃具鋼的碳含量都較高，一般在wc0.6%-1.5%範圍內。耐磨性與鋼的硬度有關，也與鋼的組織有關。硬度愈高，耐磨性愈好。在淬火回火狀態及硬度基本相同的情況下，碳化物的硬度、數量、顆粒大小和分布等對耐磨性有很大影響。），高的紅硬性（對切削刀具，不僅要求在室溫下有高硬度，而且在溫度較高的情況下也能保持高硬度。紅硬性的高低與回火穩定性和碳化物彌散沉澱等有關，鋼中加入W、V、Nb等元素可顯著提高鋼的紅硬性。），此外還要求具有一定的強度、韌性和塑性，防止刃具由於衝擊、振動負荷作用而發生崩刃或折斷。性能要求
（1）為了保證刀刃能犁人工件並防止卷刃必須使刃具具有高於被切削材料的硬度（一般應在HRC60以上，加工軟材料時可為HRC45～55）故刃具鋼應是以高碳馬氏體為基體的組織。（2）為了保證刃具的使用壽命．應當要求有足夠的耐磨性。高的耐磨性不僅決定於高便度，同時也決定於鋼的組織。在馬氏體基體上分布著彌散的碳化物．尤其是各種合金碳化物能有效地提高刃具鋼的耐磨損能力
（3）由於在各種形式的切削加工過程中．對具承受著衝擊、振動等作用，應當要求對具有足夠的塑性和韌性．以防止使用中崩刃或折斷。
（4）為了使刃具能承受切削熱的作用．防止在使用過程中因溫度升高而導致硬度下降．應要求刃具有高的紅硬性。鋼的紅硬性是指鋼在受熱條件下．仍能保持足夠高的硬度和切削能力，這種性能稱為鋼的紅硬性。紅硬性可以用多次高溫回火後在室溫條件下測得的硬度值來表示。所以紅硬性是鋼抵抗多次高溫回火軟化的能力，實質上這是一個
回火抗力的問題。
應當指出．上述四點是對刃具鋼的一般使用性能要求．而視使用條件的不同可以有所側重。如挫刀不一定需要很高的紅硬性．而鑽頭工作時．其對部熱量散失困難．所以對紅硬性要求很高。
此外，選擇刃具鋼時．應當考慮工藝性能的要求．例如．切削加工與磨削性能好．具有良好的淬透性．較小的淬火變形、開裂敏感性等各項要求都是刀具鋼合金化及其選材的基本依據。
鋼種衍變
通常按照使用情況及相應的性能要求不同．將刃具鋼分為：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼三類。衡量一個國家工具材料的水平常以高速鋼為標準．故重點討論之。
1.碳素刃具鋼
刃具鋼最基本的性能要求是；高硬度高耐磨性。高硬度是保證進行切削的基本條件，高耐磨性可保證刃具有一定的壽命．即耐用度。針對上述兩個要求．最先發展起來的是碳素刃具鋼。其合碳量範圍在0.65%～1．35％，屬高碳鋼．包括亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。
（1）碳素刃具鋼的熱處理工藝為淬火十低溫回火。
一般亞共析鋼採用完全淬火．淬火後的組織為細針狀馬氏體。過共析鋼採用不完全淬火．淬火後的組織為隱晶馬氏體十位溶碳化物．且由於未溶碳化物的存在，使鋼的韌性較低．脆性較大．所以在使用中脆斷傾向性大．應予以充分注意。 在碳素刃具鋼正常淬火組織中還不可避免地會有數量不等的殘餘奧氏體存在。
（2）碳素刃具鋼在性能上有兩個缺點、一個不足。
即淬透性低．工具斷面尺寸大於15mm時．水淬後只有工件表面層有高硬度．故不能做形狀複雜、尺寸較大的刀具；紅硬性差．當工作溫度超過250℃，硬度和耐磨性迅速下降．而失去正常工作的能力；碳素刃具鋼從成分上看，不含有合金元素．淬火回火後碳化物屬於滲碳體型．硬度雖然可達HRC62 ，但耐磨性不足。
（3）碳素刃具鋼在熱處理時須注意以下幾點
①碳素工具鋼淬透性低，為了淬火後獲得馬氏體組織．淬火時工件要在強烈的淬火介質（如水、鹽水、鹼水等）中冷卻．因而淬火時產生的應力大．將引起較大的變形甚至開裂．故而淬火後應及時回火。
②碳素刃具鋼在淬火前經球化退火處理，在退火處理過程中．由於加熱時間長、冷卻速度慢，會有石墨析出使鋼脆化（稱為黑脆）。
③碳素刃具鋼由於含碳量高．在加熱過程中易氧化脫碳．所以加熱時須注意保護．一般用鹽浴爐或在保護氣氛條件下加熱。
綜上所述，由於碳素工具鋼淬透性低、紅硬性差、耐磨性不夠高．所以只能用來製造切屑量小、切削速度較低的小型刃具．常用來加工硬度低的軟金屬或非金屬材制。對於重負荷、尺寸較大、形狀複雜工作溫度超過200℃的刃具．碳素刃具鋼就滿足不了工作的要求、在製造這類刃具時應採用合金刃具鋼、但碳素刃具鋼成本低，在生產中應儘量考慮選用。
（4）碳素工具鋼的牌號、成分和用途
T7 T7A 承受衝擊，任性較好，硬度適當的工具，如扁鏟、手鉗、大錘、木工工具
T8 T8A 承受衝擊，任性較好，硬度適當的工具，如扁鏟、手鉗、大錘、木工工具
T8Mn T8MnA 承受衝擊，任性較好，硬度適當的工具，如扁鏟、手鉗、大錘、木工工具，但淬透性較大。可制斷面較大的工具
T9 t9A 韌性中等、硬度高的工具、如沖頭、木工工具、鑿岩工具
T10 T10A 不受劇烈衝擊，高硬度耐磨的工具、如車刀、刨刀、絲錐、鑽頭、手鋸條
T11 T11A 不受劇烈衝擊，高硬度耐磨的工具、如車刀、刨刀、絲錐、鑽頭、手鋸條
T12 T12A 不受劇烈衝擊，高硬度耐磨的工具、如銼刀、刮刀、絲錐、精車刀、量具
T13 T13A 不受衝擊，高硬度耐磨的工具、如銼刀、刮刀、絲錐、精車刀、量具要求更高耐磨的工具如刮刀、銼刀。
2.合金刃具鋼
（1）定義
合金刃具鋼是在碳素刃具鋼的基礎上加入某些合金元素而發展起來的。其目的是克服碳素刃具鋼的淬透性低、紅硬性差、耐磨性不足的缺點。合金刃具鋼的合碳量在0.75％～1.5％合金元素總量則在5％以下．所以又稱低合金刃具鋼。加入的合金元素為Cr、Mn、Si、W和V等。其中Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬造性．同時強化馬氏體基體，提高h回火穩定性；W和V還可以細化晶粒； Cr、 Mn等可溶入滲碳體．形成合金滲碳體，有利於鋼耐磨性的提高。
另外，Si使鋼在加熱時易脫碳和石墨化．使用中應注意。如 Si、 Cr同時入鋼中則能降低鋼的脫碳和石墨化傾向。
合金刃具鋼有如下特點；淬透性較碳素刃具鋼好，淬火冷卻可在油中進行，放熱處理變形和開裂傾向小，耐磨性和紅硬性也有所提高。但合金元素的加入，提高了鋼的臨界點，故一般淬火溫度較高．使脫碳傾向增大。
（2）用途
①截面尺寸較大且形狀複雜的刃具
②精密的刀具
③切削刃在心部的刃具，此時要求鋼的組織均勻性要好
④切削速度較大的刃具等。
（3）合金刀具鋼兩個體系
A.針對提高鋼的淬透性的要求，發展了Cr、Cr2、9SiCr和CrWMn等鋼。其中9SiCr鋼在抽中淬火淬造直徑可達40—50 mm．適宜製造薄刃或切削刀在心部的工具．如板牙、滾絲輪、絲 錐等。
CrWMn鋼是最常用的合金刃具鋼。經熱處理後硬度可達HRC64—66且有較高的耐磨性。CrWMn鋼淬火後．有較多的殘餘奧氏體，使其淬火變形小．故有低變形鋼之稱。生產中常用調整淬火溫度和冷卻介質配合，使形狀複雜的薄壁工具達到激變形或不變形。這種鋼適於做截面尺寸較大、要求耐磨性高、淬火變形小．但工作溫度不高的拉 刀、長絲錐等。也可作量具、冷變形模具和高壓油泵的精密部件（柱塞）等。
B.針對提高耐磨性的要求，發展了Cr06、W、W2及CrW5等鋼。其中CrW5又稱鑽石鋼．在水中冷卻時，硬度可達HRC67—68。主要用於製作截面尺寸不大（5～15mm）、形狀簡單又要求高硬度、高耐磨性的工具，如雕刻工具及切削硬材料的刃具。
（4）合金刃具鋼的熱處理
與碳素刃具鋼基本相同，也包括加工前的球化退火和成形後的淬火與低溫回火．回火溫度一般為160—200℃。合金刃具鋼為過共析鋼一般採用不完全淬火。淬火加熱溫度要根據工件形狀、尺寸及性能要求等選定並嚴格控制．以保證工件質量。另外．合金刃具鋼導熱性較差．對於形狀複雜、截面尺寸大的工件，在淬火加熱前往往先在600—650℃左右進行預熱，然後再淬火加認一般採用油淬、分級淬火或等溫淬火。少數淬透性較低的鋼（如Cr06．CrW5等鋼）採用水淬。
綜上所述．合金刃具鋼解決了淬透性低、耐磨性不足等缺點。但由於合金刃具鋼所加合金元素數量不多．仍屬於低合金範圍．故其紅硬性雖比碳素刃具鋼高．但仍滿足不了生產要求。如回火溫度達到250℃時硬度值已降到HRC60以下。因此要想大幅度提高鋼的紅硬性，靠合金刃具鋼難以解決，故發展了高速鋼。
3.高速鋼
多少年來．人們為了提高切削速度．除了改善工具機和刀具設計外．刀具材料一直是一個核心問題。前已指出合金刃具鋼基本上解決了碳素刀具鋼淬透性低、耐磨性不足的缺點，但沒有從根本上解決紅硬性不高的問題。只有在高速鋼問世以後，不但保證了鋼的淬透性和耐磨性，而且紅硬性也得到了顯著提高。
高速鋼是一種高碳且含有大量W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具鋼。
高速鋼經熱處理後，在600℃以下仍然保持高的硬度．可達HRC60以上故可在較高溫度條件下保持高速切削能力和高耐磨性。同時具有足夠高的強度，併兼有適當的塑性和韌性，這是其他超硬工具材料所無法比擬的。高速鋼還具有很高的淬透性．中小型刃具甚至在空氣中冷卻也能淬透，故有風鋼之稱。
同碳素刃具鋼和合金刀具鋼相比，高速鋼的切削速度可提高2～4倍，刃具壽命提高8—15倍。
高速鋼廣泛用於製造尺寸大、切削速度快、負荷重及工作溫度高的各種機加工工具。如車刀、刨刀、拉刀、鑽頭等。此外．還可套用在模具及一些特殊軸承方面。總之．現代工具材料高速打仍占對具材料總量的65％而產值則占70％左右．所以高速鋼自問世以來．經百年使用而不衰。
（l）高速鋼的化學成分。
高速鋼是含有大量W、Mo、Cr、V及Co的高碳高合金鋼。高速鋼成分大致範圍如下C0.7％一1.65％、W0％一12％、Mo0％～10％、約Cr4%、V1％～5％及Co0%～12%%5，高速鋼中也往往含有其它合金元素如Al、Nb、Ti、Si及稀土元素、總量小於2％。
①碳的作用。碳在淬火加熱時溶入基體a相中，提高了基作中碳的濃度，這樣既可提高鋼的淬透性，又可獲得高碳馬氏體，進而提高了硬度。高速鋼中碳與合金元素Cr、W、Mo、V等形成合金碳化物，可以提高硬度、耐磨性和紅硬化高速鋼中合碳量必須與合金元素相匹配，過高過低都對其性能有不利影響．每種鋼號的合碳量都限定在較窄的範圍。所以有人提出平衡碳理論，認為高速鋼中含磷量應該滿足下式
C=0.033W十0.063Mo+0.060Cr+0.200V
此式稱為G．steven的平衡碳計算式。式中化學符號代表1／100含量，如W1％（質量）要求有0.033％的碳與之相匹配．V1％（質量）要求有）2％的碳相匹配．以下如此類推。
②合金元素的作用。高速鋼的合金代主要是圍繞提高紅硬性這～中心環節而展開的。加入會金元素Cr、W、Mo、V等．以形成大量細小、彌散、堅硬而又不易聚集長大的合金碳化物．以造成二次硬化效應。通常所形成的強化相有M2C型（如W2C、Mo2C）、MC型碳化物（如 VC）、 M23C6型碳化物（如 Cr23C6）等。這些碳化物硬度很高．如 VC的硬度可高達 HV2700～2990，並且在高溫下不易發生聚集長大。另外、W的存在可提高馬氏體的高溫穩定優W系高速鋼在450～60℃還能保持馬氏體晶格特徵，以維持高的硬度。同時也使w的碳化物在560℃仍保持極為細小的尺寸．於是提供了二次硬化的能力。
由於對具進行高速切削時，使用溫度大體在500—600℃還以上，故高速鋼實際上是一種熱強鋼，即高速鋼基體有一定的熱強性，而合金元素Cr、W、Mo在高溫下固溶強化效果顯著，使基體有一定的熱強性。這便是高速鋼含有大量的Cr、W、Mo等合金元素的目的。
此外，也應指出，Cr的良好作用在於提高鋼的淬透性與耐磨性。Cr還能使高速鋼在切削過程中的抗氧化作用增強．形成較多緻密的氧化股．並減少粘刀現象，從而使刃具的耐磨性與切削性能提高。
有些高速鋼中加Co元素可顯著提高鋼的紅硬性，如W2Mo10Cr4Co8〔美國M42）鋼在650～660℃時還具有很高的紅硬性。Co雖然不是碳化物形成無氟但在退火狀態下大部分Co處於a-Fe中．在碳化物MoC中仍有一定的溶解度；
可提高高速鋼的熔點，從而使淬火溫度提高，使奧氏體中溶解更多的W、 Mo、V等合金元素，可強化基體；Co可促進
回火對合金碳化物的析比還可以起減慢碳化物長大的作用．因此Co可通過細化碳化物而使鋼的二次硬化能力和紅硬性提高；Co本身可形成CoW金屬間化合物，產生彌散強化效果，並能阻止其它碳化物聚集長大。
圖中表示了不同含鉛量對高速鋼切削壽命、硬度及紅硬性的影響。
綜上所述．由於高速鋼的成分特點．便決定了高速鋼在一定的熱處理工藝條件下，具有淬透性好、耐磨性及紅硬性高的性能特點
（2）高速鋼的鑄態組織及其壓力加工。
高速鋼在成分上差異較大，但主要合金元素大體相同、所以其組織也很相似。以W18Cr4V鋼為例，當鋼成接近平衡冷卻時。其在室溫下的平衡組織為榮氏體十珠光體十碳化物。但在實際生產中，高速鋼鑄件冷卻速度較快．得不到上述平衡組織，這樣．高速鋼的鑄態組織由魚骨狀菜氏體、黑色組織δ共析體及馬氏體加殘餘奧氏體所組成。
高速鋼的鑄態組織中出現萊氏體．故又稱高速鋼為萊氏體鋼。
高速鋼鑄態組織中的碳化物含量多達18％一27％，且分布極不均勻。雖然鑄錠組織經過開還和軋制，但碳化物的不均勻性仍非常顯著。這種不均勻性對鋼的力學性能和工藝性能及所制工具的使用壽命均有很大影響。
(3）高速鋼的熱處理。
高速鋼的熱處理包括：機械加工前的球化退火處理和成形後的淬火回火處理。
①高速鋼球化退火。高速鋼鍛造以後必須經過球化退火．其目的不僅在於降低鋼的硬度，以利於切削加工．而且也為以後的淬火做好組織準備。另外，返修工件在第二次淬火前也要進行球化退火．否則，第二次淬火加熱時，晶粒將過分長大而使工件變脆。
②高速鋼淬火。高速鋼的熱處理工藝曲線如圖所示。高速鋼的淬火工藝比較特殊：即經過兩次預熱、高溫淬火，然後再進行三次高溫回火。
高速鋼淬火時進行兩次預熱．其原因在於：①高速鋼中含有大量合金元素．導熱性較差、如果把冷的工件直接放人高溫爐中．會引起工件變形或開裂，特別是對大型複雜工件則更為突出。②高速鋼淬火加熱溫度大多數在1200℃以上，如果先預熱．可縮短在高溫處理停留的時間，這樣可減少氧化脫碳及過熱的危險性。
高速鋼第一次預熱溫度在600～650℃可烘乾工件上的水分。第二次預熱溫度在800～820℃，使索氏體向奧氏體的轉變可在較低溫度內發生。
高速鋼中含有大量難溶的合金碳化物，淬火加熱溫度必須足夠高才可使合金碳化物溶解到奧氏體中．淬火之後馬氏體中的合金元素含量才足夠高．而只有合金元素含量高的馬氏體才具有高的紅硬性。圖中已經表示出了淬火溫度對奧氏體（或馬氏體）內合金元素含量的影響、由此可知，對高速鋼紅硬性影響最大的合金元素是W、Mo及V只有在1000℃以上時．其溶解量才急劇增加。溫度超過1300℃時，各元素溶解量雖然還有增加，但奧氏體晶粒則急劇長大．甚至在晶界處發生熔化現象，致使鋼的強度、韌性下降。所以在下發生過熱的前提下，高速鋼淬火溫度越高．其紅硬性越民在生產中常以淬火狀態奧氏體晶粒的大小來判斷淬火加熱溫度是否合適．對高速鋼來說．合適的晶粒度為9.5～10.5級。
淬火冷卻通常在油中進行．但對形狀複雜、細長桿狀或薄片零件可採用分級淬火和等溫淬火等方法。分級淬火後使殘餘奧氏體量增加20％～30％，使工件變形、開裂傾向減小，使強度、韌性提高。油淬及分級淬火後的組織為馬氏體十碳化物十殘餘奧氏體。如圖所示。
等溫淬火也稱奧氏體淬火．也有人稱之為無變形淬火。等溫淬火和分級淬火相比．其主要淬火組織中除馬氏體，碳化物、殘餘奧氏體外，還有了下貝氏體。等溫淬火可進一步減小工件變形，並提高韌性。
最後應提出，分級淬火的分級溫度停留時間一般不宜太長，否則二次碳化物可能大量析出。等溫淬火所需時間較長．隨等溫時間不同，所獲得貝氏作量不同，在生產中通常只能獲得40％的回氏體。而等溫時間過長可大大增加殘餘奧氏體量．這需要在等溫淬火後進行冷處理或採用多次回火來消除殘餘奧氏體。否則將會影響回火後的硬度及熱處理質量。
③高速鋼回火。為了消除淬火應力、穩定組織、減少殘餘奧氏體量、達到所需要的性能．高速鋼一般要進行三次560℃的高溫回火處理。高速鋼的回火轉變比較複雜．在回火過程中馬氏體和殘餘奧氏體發生變化，過剩碳化物在回火時不發生變化。
綜上所述，高速鋼在熱處理操作時．必須嚴格控制淬火加熱及回火溫度，淬火、回火保溫時間，淬火、回火冷卻方法。上述工藝參數控制不當，易產生過熱、過燒、萘狀斷口、硬度不足及變形開裂等缺陷．
（4）高速鋼系列的演變。
目前國內外高速鋼的種類約有數十種，按其所含含金元素的不同．可分為三個基本系列．即W系Mo系和W-Mo系等。W系高速鋼以W18Cr4V為例．W18Cr4V鋼具有很高的打硬性．可以製造在600℃以下工作的工具但在使用中發現W系高速鋼的脆性較大，易於產生崩刃現象，其主要原因是碳化物不均勻性較大所致、為此．相應發展了Mo系高速鋼。從保證紅硬性角度看，Mo與W的作用相認．Mo系高速鋼是以Mo為主要合金元素．常用鋼種有M1和M10（W2Mo8Cr4V和Mo8Cr4V2）。Mo系高速鋼具有碳化物不均勻性小和韌性較高的優成但又存在兩大缺點．限制了它的套用一是脫碳傾向性較大．故對熱處理保護要求較嚴：二是晶粒長大傾向性較大．易於過熱，故應嚴格控制淬火加熱溫度，淬火加熱溫度為 1175～1220℃（W系高速鋼淬火溫度為1250～1280℃）。
自50年代以來，又發展了特殊用途的高速鋼．包括
①高釩高速鋼。高釩高速鋼主要是為適應提高耐磨性的需要而發展起來的．最早形成9Cr4V2鋼、為了進一步提高鋼的紅硬性和耐磨性而形成了高碳高釩高速鋼，如W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3。增加V含量會降低鋼的可磨削性能使高釩鋼套用受到一定限制。
通常含V約3%的鋼．尚可允許製造較複雜的刃具．而含V量為4％～5%時．則宜製造形狀簡單或磨削量小的刃具。
②高鈷高速鋼。含Co高速鋼是為適應提高紅硬性的需要而發展起來的。
在高 Co高速鋼中通常含有 Co5％～ 12%，如 W7Mo4Cr4V2Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。但隨著含Co量的增加．會使鋼的脆性及脫碳傾向性增大．故在使用及熱處理時應予以注意．例如含Co10％的鋼已不適宜於製造形狀複雜的薄刃工具。
③超硬高速鋼.超硬高速鋼是為了適應加工難切削材料（如耐熱合金等）的需要，在綜合高碳高釩高速鋼與高碳高鈷高速鋼優點的基礎上而發展起來的。這種鋼經過熱處理後硬度可達HRC68～70，具有很高的紅硬性與切屑性能。典型鋼種為美國的M42（W2Mol0Cr4VCo8）和M44（W6Mo5Cr4V2Co12）等。
（5）發揮高速鋼性能潛力的途徑：
①提高含碳量。近年來，世界各國都普通趨向提高高速鋼的含碳量，其目的是增加鋼中碳化物的含量．以獲得最大的二次硬化效應。但含碳量過高會增加碳化物的不均勻性．使鋼的塑性、韌性下降．還會導致鋼的熔點降低．碳化物聚集長大傾向性增大這對鋼的組織和性能不利。自70年代以來，人們提出用平衡碳理論（前面已講過）來計算高速鋼的最佳含碳量。
例如，W18Cr4V鋼含碳量為0.7％～0.8%按平衡假理論計算，其合碳量應提高至0.9％～1.0%，淬火回火後其硬度才可達HRC67～68， 625℃回火時其紅硬性提高三個HRC讀數。
②進一步細化碳化物。前已指出，細化碳化物可提高動性、防止崩刃，是充分發揮高速鋼性能潛力的重要方法。除了在生產中採用鍛、軋方法外．還可採用以下措施．一是改進冶煉、澆注工藝．以減少碳化物的偏析，如生產上採用電渣重溶可以顯著細化菜氏體共晶組織．改善鋼中碳化物的不均勻性。在澆注工藝上宜採用200一300kg的小錠．使鋼液凝固速度加快，以減少鋼錠中的巨觀液析。二是採用粉末冶金方法，從根本上消除菜氏體共晶組織．以徹底解決高速鋼中碳化物的不均勻性。採用這種方法可以得到極為細小的碳化物（＜ 1um），而且分布均勻。與普通方法生產的高速鋼相比．這種方法可提高鋼的韌性與紅硬性。但粉末冶金生產高速鋼的主要缺點是．成本高，質量不穩定。
③表面處理工藝的套用。為了進一步提高高速鋼的切削能力在淬火回火後還可進行表面處理。例如，蒸汽處理、低溫氰化、軟氮化、硫氮共滲或採用硫氛共修一蒸汽處理的複合工藝等。如哈爾濱一工具廠採用蒸汽處理後可使鑽頭壽命提高20％左右。
應該指出，高速鋼的表面處理是在最終熱處理後進行的．故表面處理的溫度不應超過回火溫度，以免使刀具軟化。同時因刃具已成形，故應防止刃具發生變幾間）高速鋼的發展方向。在國外，通過研究已探索出新的合主化方案．當前已在生產中形成初見成效的兩個方向；
①低碳高速鋼（M60～67）。這種鋼是採用含Co超硬高速鋼的合金成分．將碳量降至0.2％左右，通過滲碳及隨後的淬火、回火．使表層達到超高硬度（HRC70）故又稱滲碳高速鋼。
②無碳的時效型高速鋼。這種鋼是在高w高Mo的基礎上．加入15%以上的Co．甚至可高達25％的Co，經固溶處理加時效以後．硬度可達HRC68～70，它的紅硬性比一般高速鋼高100℃、比含Co的超硬型高速鋼高50℃以上。經L述處理後可使工具的切削性能、高溫強度及耐磨性發生重大變化。
1975年在法國的國際高速鋼會議上有人提出，含有低碳（約0.1％）高W（約20％）高鈷（25％）的高速鋼．在600一650℃回火時．拆出（Fe、Co)7W6型金屬問他合物。當溫度上升到650～670℃時，其硬度可達HRC68，在720℃回火時，硬度仍保持HRC60。
此類型的高速鋼切削鈦合金時．其壽命比W18Cr14V高出20～30倍。
對於目前正在使用的各種高速鋼．仍需進一步研究各種合金元空（包括殘餘元素和微量合金元素）的作用，以便進一步提高其使用性能和工藝性能。
目前高速鋼的使用範圍已經超出了切削工具範圍．已開始在模具方面套用。近年來多輥軋輥以及高溫彈簧、高溫軸承和以高溫強度、耐磨性能為主要要求的零件，實際上都是高速鋼可以發揮作用的領域。
特點
耐磨性
高的硬度與耐磨性:只有刃部的硬度大大高於被加工材料硬度時，才能順利進行切削。一般刃具的硬度都在HRC60以上。刃具鋼的硬度主要取決於馬氏體的碳含量，因此刃具鋼的碳含量都較高，達到0.75%--1.45%C,耐磨性是反映材料抵抗磨損的能力。當磨損量超過所規定的尺寸範圍時，刃部就喪失了切削能力，刀具便不能繼續使用。耐磨性的高低，直接影響著刀具的使用壽命。耐磨性與刀具材料的硬度、碳化物之間有密切的關係。一般認為合金刃具鋼硬度愈高，其耐磨性愈好，隨著硬度降低.其耐磨性變差，如硬度由HRC62--63降至HRC60時，其耐磨性減弱25%-30%;刃具鋼，在淬火加低溫回火狀態下，硬度基本相同,則碳化物硬度、數量、顆粒大小及分布情況對耐磨性有很大影響。事實證明，一定數量的硬而細小的碳化物均勻地分布在馬氏體基體上，可獲得良好的耐磨性。
硬度
高的紅硬性:紅硬性是指刀具刃部在高溫下保持高硬度(≥HRC60)的能力。刃具鋼的紅硬性高低與回火穩定性及碳化物彌散沉澱有關。若在刃具鋼中加人鎢、釩、鈮等元素，既能增加回火穩定性.又能形成沉澱型碳化物，則將顯著提高刃具鋼的紅硬性。如含有這些元素的高速鋼，其紅硬性可達600℃左右，即刃部溫度達到600℃左右時，硬度仍保持在HRC60以上。
