純鐵太軟，無法用于結(jié)構(gòu)目的，但是添加少量其他元素（例如碳，錳或硅）會(huì)大大提高其機(jī)械強(qiáng)度。合金元素和熱處理的協(xié)同作用產(chǎn)生了各種各樣的微觀結(jié)構(gòu)和性能。在高速鋼中形成碳化物的四種主要合金元素是：鎢，鉻，釩和鉬。這些合金元素與碳結(jié)合形成非常硬且耐磨的碳化物。高速鋼的顯微組織由馬氏體基體和兩套碳化物的分散體組成。這些碳化物通常稱為一次和二次碳化物。初級(jí)碳化物是鋼凝固過程中形成的那些碳化物。二次碳化物是在鋼的二次硬化熱處理期間形成的那些碳化物。

鎢絲。產(chǎn)生穩(wěn)定的碳化物并細(xì)化晶粒尺寸，以增加硬度，特別是在高溫下。鎢被廣泛用于高速工具鋼中，并已被提議在核應(yīng)用的減活化鐵素體鋼中替代鉬。總共添加約10％的鎢和鉬可以有效地最大化高速鋼的硬度和韌性，并在切削金屬時(shí)在高溫下保持這些性能。鎢和鉬在原子水平上是可互換的，并且兩者都提高了抗回火性，從而在高溫下改善了刀具的切削性能。 鉻。鉻增加了硬度，強(qiáng)度和耐腐蝕性。鉻在晶界形成穩(wěn)定的金屬碳化物的增強(qiáng)作用和耐蝕性的強(qiáng)烈提高，使鉻成為鋼的重要合金材料。一般而言，大多數(shù)等級(jí)規(guī)定的濃度約為4％。該水平似乎導(dǎo)致硬度和韌性之間的最佳平衡。鉻在硬化機(jī)理中起著重要作用，被認(rèn)為是不可替代的。在較高的溫度下，鉻有助于提高強(qiáng)度。通常將其與鉬一起用于這種性質(zhì)的應(yīng)用。 鉬。當(dāng)將鉬（約0.50-8.00％）添加到工具鋼中時(shí)，它會(huì)更耐高溫。鉬提高了淬透性和強(qiáng)度，特別是在高溫下，由于鉬的熔點(diǎn)高。鉬在提高鋼的高溫拉伸強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度方面具有獨(dú)特性。它對(duì)奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變的阻礙作用遠(yuǎn)大于對(duì)奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變的阻礙作用。因此，貝氏體可以通過連續(xù)冷卻含鉬的鋼來生產(chǎn)。 釩。通常將釩添加到鋼中以抑制熱處理過程中的晶粒長(zhǎng)大。在控制晶粒長(zhǎng)大時(shí)，它可以改善淬火和回火鋼的強(qiáng)度和韌性。晶粒的大小決定了金屬的特性。例如，較小的晶粒尺寸可提高抗拉強(qiáng)度并趨于增加延展性。為了改善高溫蠕變性能，優(yōu)選較大的晶粒尺寸。加入釩可提高耐磨性，并產(chǎn)生僅部分可溶的硬而穩(wěn)定的碳化物，幾乎不會(huì)向基體中釋放碳。 極限抗拉強(qiáng)度

高速鋼的極限拉伸強(qiáng)度– AISI M2取決于熱處理工藝，但約為1200 MPa。

的極限拉伸強(qiáng)度是工程上的最大應(yīng)力-應(yīng)變曲線。這對(duì)應(yīng)于最大應(yīng)力緊張的結(jié)構(gòu)可以維持這種狀態(tài)。極限抗拉強(qiáng)度通常會(huì)縮短為“抗拉強(qiáng)度”，甚至縮短為“極限”。如果施加并保持這種應(yīng)力，將導(dǎo)致斷裂。通常，該值明顯大于屈服應(yīng)力（比某些類型的金屬的屈服應(yīng)力高出50％到60％）。當(dāng)韌性材料達(dá)到其極限強(qiáng)度時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)頸縮，橫截面積會(huì)局部減小。應(yīng)力-應(yīng)變曲線不包含比極限強(qiáng)度更高的應(yīng)力。即使變形可以繼續(xù)增加，在達(dá)到極限強(qiáng)度后，應(yīng)力通常也會(huì)減小。這是一個(gè)密集的財(cái)產(chǎn)；因此其值不取決于試樣的大小。但是，它取決于其他因素，例如標(biāo)本的制備，測(cè)試環(huán)境和材料的溫度。極限抗拉強(qiáng)度從鋁的50 MPa到超高強(qiáng)度鋼的3000 MPa不等。

屈服強(qiáng)度

高速鋼的屈服強(qiáng)度AISI M2取決于熱處理工藝，但約為1000 MPa?？箟呵?qiáng)度約為3250 Mpa。

所述屈服點(diǎn)是在點(diǎn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其指示的彈性行為的限制和開始塑性行為。屈服強(qiáng)度屈服應(yīng)力是指材料特性，定義為材料開始塑性變形的應(yīng)力，而屈服點(diǎn)是非線性（彈性+塑性）變形開始的點(diǎn)。在屈服點(diǎn)之前，材料將發(fā)生彈性變形，并在去除施加的應(yīng)力后恢復(fù)其原始形狀。一旦屈服點(diǎn)通過，變形的某些部分將是永久性且不可逆的。一些鋼和其他材料表現(xiàn)出被稱為屈服點(diǎn)現(xiàn)象的行為。屈服強(qiáng)度從低強(qiáng)度鋁的35 MPa到非常高強(qiáng)度鋼的大于1400 MPa不等。

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