通用高速钢(HSS) 淬火回火后的硬度可达63~67HRC,高性能高速钢(HSS-E) 、粉末高速钢(SPM) 可达66~70HRC。对于在一定切削条件下的刀具来说,必定有一个恰当的硬度值。
对一般刀具来说,若采用HSS硬度控制在65~66HRC 较好,而M42之类的HSS-E硬度虽可达到69~70HRC,但实际上此类刀具的硬度最佳范围为66~67HRC。
硬度和韧性是集中在刀具上一对最为突出的矛盾,刀具材料从碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金发展到当前的陶瓷、立方氮化硼等超硬材料,刀具的硬度慢慢的升高,韧性却越来越差。从某一种意义上讲,谋求刀具的高韧性比高硬度难得多。
在高速钢刀具产品中,只对硬度作具体规定,用HSS制造的刀具,除钻头、中心钻有下限硬度(HRCP63) 要求外,其余产品一律为63~66HRC,而对韧性未作任何要求。
几十年的实践证明,过高的硬度反而使刀具的寿命下降。60年代初,全国工具行业总工程师会议曾决定,高速钢刀具硬度超过66.5HRC 不得出厂。由于当时超硬高速钢和粉末高速钢还未应用,那样的规定对促进刀具业的发展有指导意义。到了70年代,日本学者提出“对于一般刀具把硬度控制在65~66HRC”的观点。从全国历年刀具行评结果可知,凡获一等品、优等品的高速钢刀具,其硬度都在65HRC以上,足以说明,低硬度不可能高寿命。国家规定的硬度下限指标,作者觉得只是合格品的最低水平,如果连合格品标准也达不到,在市场之间的竞争中就没有立足之地。
这里应该特别指出的是,同规格刀具,常因材料不同而使热处理工艺各异,尽管硬度完全相同,但刀具寿命不完全一样,甚至有较大的差距,就是同炉号相同材料制造的同规格刀具,也会出现上面讲述的情况。硬度只是表面现象,金相组织才是本质的东西,光测硬度不看金相不可取。高硬度并非高寿命,刀具寿命的高低,还与原材料碳化物偏折、淬火晶粒度、碳化物溶解程度、回火情况、过热级别等诸多因素相关。通过何种热处理工艺达到工艺要求的硬度值,历来是热处理行家们关心的问题,其中淬火加热温度最重要,稍有疏忽,就会出现质量问题。
高速钢刀具的硬度是影响刀具寿命的主要指标,硬度高,耐磨,但韧性差。硬度过高在使用中易发生崩刃, 导致刀具永久性失效: 硬度适中,韧性好,使用中难免要磨损,但可以修磨使刀具恢复原有的功能。当被切削材料硬度高时,刀具的硬度取上限, 反之取中下限。硬度63~64HRC的刀具,虽然达到国家标准,但在实际使用中,寿命不会很高。