高速工具鋼是一種高碳高合金工具鋼,wC0.70～1.25%，常加入的合金元素有W、Mo、Cr、V等,W、Mo、V是提高熱硬性的主要元素,V可形成高硬度的碳化物，顯著提高鋼的硬度及耐磨性,Cr可提高淬透性。W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V為較常用的高速鋼，這三個(gè)鋼號(hào)的產(chǎn)量占目前國內(nèi)和使用的95%以上。

　　主要有碳、鎢、鉬、鉻、釩、鈷等，其作用分述如下：

　　碳一般含碳量為0.70～1.65%，以保證足夠的碳與各種碳化物形成元素相配合。通常采用平衡碳(Cs)近似計(jì)算公式求得最佳的二次硬化效果的含碳量：

　　Cs%0.033W%+0.063Mo%+0.060Cr%+0.200V%

　　式中Cs是假設(shè)W、Mo、Cr、V與C形成W2C（或Fe4W2C)、Mo2C（或Fe4Mo2C)、Cr26C6、V4C3時(shí)碳與各元素的定比關(guān)系而定出的。隨著鋼中含碳量逐漸接近Cs,二次硬化效果（硬度和紅硬性）也逐步上升到最高值，而韌性則隨之下降。因此只在超硬高速鋼中含碳量采用接近Cs的成分，為了保持通用型高速鋼的高韌性，含碳量一般比Cs低0.15～0.30%。至于用于載荷較低的低合金高速鋼，實(shí)際含碳量可能還超過Cs。

　　鎢和鉬高速鋼回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化最基本的合金元素。鎢和鉬作用相似,Mo的原子量約為W的一半，一般可用1%Mo取代2%W。高速鋼中最主要的碳化物M6C(M代表金屬）是以Fe、Mo、W為主的復(fù)合碳化物，它在淬火時(shí)部分固溶，回火時(shí)又以M2C碳化物彌散析出，使鋼強(qiáng)化，提高硬度和耐磨性，剩下未溶的M6C碳化物（主要來自共晶碳化物）可阻止淬火加熱時(shí)的晶粒長大和增加耐磨性。含鉬的高速鋼鑄態(tài)共晶碳化物網(wǎng)較細(xì)薄，易于加工破碎，分布較均勻，顆粒較小，熱塑性和韌性也較高；但含鉬的鋼易脫碳，淬火過熱敏感性也較大，而鎢鋼在此方面正與之相反。因此鎢和鉬適當(dāng)配合，能獲得綜合性能更好的鋼種。

　　鉻為保證鋼的高淬透性，各種高速鋼都含鉻4%左右。鋼中形成以鐵鉻為主的M26C6碳化物，鉻也可溶于M6C與MC中形成合金碳化物，促使這些難溶碳化物淬火時(shí)較多地固溶。使淬火馬氏體具有足夠的碳和合金元素，有利于回火時(shí)大量析出M2C與MC。所以鉻對(duì)二次硬化也有間接作用。此外，含4%鉻對(duì)高速鋼的抗氧化性起重要作用。

　　釩所有高速鋼都含釩1%以上。碳化釩淬火加熱時(shí)可部分固溶，回火時(shí)析出彌散的MC型碳化釩，有力地增強(qiáng)二次硬化作用；未溶的碳化釩有助于阻止淬火加熱時(shí)晶粒長大，而且由于硬度極高，能顯著提高鋼的耐磨性；但降低了可磨削性。高釩鋼中如能采取措施細(xì)化一次碳化物MC的顆粒，可改善磨削性。最有效的辦法是用霧化法快速冷卻鋼液得到合金粉末，制成粉末冶金高速鋼，使一次碳化物得到細(xì)化。

　　鈷鈷本身不形成碳化物，其作用主要是增加回火時(shí)析出MC、M2C的形核率，減緩其聚集長大速度。此外，鈷可提高高速鋼晶界熔化溫度，因而提高鋼的淬火溫度，使奧氏體內(nèi)的合金度增大。這些作用都有效地提高了高速鋼的耐熱性，但鈷含量過高時(shí)也會(huì)降低鋼的韌性。

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