1 SKH55的基本介绍
SKH55是一种钼系高碳含钴超硬型高速工具钢，由日本日立公司（Hitachi）研制生产，在国际工具钢领域被公认为顶级工模具制造材料。该钢材在国际标准中对应代号为HSS-M2，属于特种优质高速模具钢类别，具有高硬度、优异热硬性和良好耐磨性的特点。SKH55通常出厂状态硬度可达HB900-1100，淬火后硬度可高达HRC63以上，使其成为制造高强度切削工具和精密模具的理想选择。这种材料主要服务于对材料性能要求极高的工业领域，如汽车制造、航空航天和高精度加工行业，在这些领域中，SKH55凭借其稳定的高温性能和耐磨表现，成为关键工具和模具的首选材料。
SKH55作为日本工业标准（JIS）中的高级高速钢牌号，其技术规格和质量标准在国际上享有很高声誉。该材料不仅具有高速钢的基本特性，还通过优化的合金配比和先进的冶金工艺，实现了比普通高速钢更优异的综合性能。其高钴含量的设计特别提升了钢材的高温硬度和抗回火软化能力，使其在极端加工条件下仍能保持稳定的切削性能。这些特性使SKH55成为制造各种高精度复杂刀具和重型切削工具的首选材料，特别适用于加工难切削材料和高强度合金。
2 化学成分设计
SKH55的化学成分经过精心设计和精确配比，以确保其获得最佳的综合性能。以下是SKH55高速钢的主要化学成分范围及其允许偏差：
SKH55的合金元素配比体现了高速钢设计的精髓：碳含量控制在0.80-0.90%之间，提供了必要的硬度和耐磨性；钨(5.50-6.75%)和钼(4.50-5.50%)的组合形成了大量的碳化物，赋予钢材优异的热硬性和耐磨性；钒(1.75-2.20%)的添加进一步提高了耐磨性和晶粒细化效果；而铬(3.80-4.40%)则增强了钢的淬透性和抗氧化能力。这种平衡的化学成分确保了SKH55在保持高硬度和耐磨性的同时，也具备足够的热稳定性和韧性，能够承受重型切削和高温加工环境的苛刻要求。
值得一提的是，根据供需双方协议，钒(V)的含量可以调整为1.60～2.20%，这为特定应用场景下的材料定制提供了灵活性。低杂质控制也是SKH55化学成分设计的一大特点，硫和磷含量分别控制在0.030%以下，最大限度地减少了有害杂质对钢材性能的影响，提高了材料的均匀性和可靠性。这种严格的成分控制不仅保证了材料性能的一致性，也确保了SKH55高速钢在重要工业应用中的可靠表现。
3 性能特点
SKH55高速钢具有一系列卓越的机械性能，使其在工具钢领域占据重要地位。其中最突出的特点包括：
超高硬度：SKH55在淬火回火后可达HRC63以上的硬度，这一数值远高于普通工具钢，为其提供了 exceptional 耐磨性能和抗变形能力。这种高硬度特性使SKH55特别适用于制造高强度切削工具和精密模具，能够长时间保持切削刃的锋利度和模具的尺寸稳定性。优异的热硬性：SKH55具有出色的高温硬度和抗回火软化能力，能够在高达600℃的工作温度下仍保持高硬度。这一特性对于高速切削应用至关重要，因为在高速加工过程中，刀具刃部温度会急剧上升，普通工具钢在这种情况下会迅速软化失效。SKH55的热硬性确保了它在高温环境下仍能保持切削性能，使其成为加工高强度材料、高温合金和难切削材料的理想选择。良好的耐磨性：由于含有大量的碳化物形成元素（钨、钼、钒），SKH55具有极高的耐磨耗性和抗磨损能力。这使得SKH55工具在加工 abrasive 材料或长时间连续生产时，能够保持更长的使用寿命，减少工具更换频率，提高生产效率。可磨削性能：尽管SKH55具有高硬度，但它仍然保持着相对良好的可磨削性，这一特点使其能够被加工成各种高精度复杂刀具。制造商可以利用这一特性，将SKH55制成形状复杂、精度要求高的切削工具，如各种铣刀、钻头和齿轮刀具。
需要指出的是，SKH55在具有上述优点的同时，也存在韧性相对稍差的局限性。为了提高工具的整体韧性，制造商通常在热处理过程中采用下限淬火温度，并在工具设计时采用适当的几何结构来缓解应力集中。此外，SKH55还具有良好的淬透性，能够保证较大截面尺寸的工具在整个截面上获得均匀的硬度和性能。
4 应用领域
SKH55高速钢凭借其优异的综合性能，在多个工业领域得到了广泛应用。其主要应用范围包括：
4.1 切削工具制造
SKH55是制造各种强力切割用耐磨工具的理想材料，特别适用于制造钻头、铣刀、绞刀、攻牙、拉刀和切断工具。这些工具需要承受极高的切削力和摩擦热，SKH55的高硬度、优异热硬性和耐磨性能够满足这些苛刻要求。特别是用于加工难切削材料如铁基高温合金、铸造高温合金、钛合金和超高强度钢时，SKH55表现出色，能够保持长时间切削性能而不易软化或磨损。
4.2 冷作模具应用
SKH55广泛应用于精密冲压模具、冷锻模、拉伸模和冷挤压成形模等冷作模具领域。这些模具需要高的抗压强度、耐磨性和足够的韧性，以承受重复的冲击载荷和高压应力。SKH55的高硬度和耐磨性确保了模具能够长时间保持尺寸精度和表面质量，减少维护和更换频率，提高生产效率。
4.3 特殊工具和精密部件
由于SKH55具有良好的可磨削性和尺寸稳定性，它常被用于制造形状复杂、精度要求高的工具和部件，如精密冲头、复杂形状的冲模、螺丝模和需要较好韧性的形状繁杂工具。这些应用通常要求工具材料同时具备高硬度、良好韧性和精密加工特性，SKH55能够很好地平衡这些要求。
4.4 高端工业领域
在汽车制造、航空航天、精密仪器等高端工业领域，SKH55被用于制造关键加工工具和高性能模具。这些行业对工具材料的性能要求极高，需要工具能够在苛刻的工作条件下保持稳定的性能，SKH55通过其优异的高温性能和耐磨性满足了这些要求。
值得一提的是，SKH55的应用范围还在不断扩展，随着新材料和难加工材料的出现，对高性能工具钢的需求不断增加，SKH55凭借其平衡的性能组合，正在更多领域找到新的应用机会。
5 加工与热处理工艺
SKH55高速钢的加工性能和热处理工艺对其最终性能表现至关重要。正确的加工和热处理能够充分发挥该材料的性能潜力，以下是SKH55的主要加工与热处理参数：
锻造工艺：SKH55的锻造温度范围控制在900℃-1100℃之间。在这一温度范围内，材料具有较好的塑性，易于成形同时不会导致过热或烧损。锻造后应缓慢冷却，以避免产生过大的内应力和裂纹。退火处理：SKH55的退火工艺需加热至800-880℃，在此温度中停留2-4小时，然后在炉中任其渐冷。经过 proper 退火处理后，材料的硬度可达277HB以下，具有良好的切削加工性能，便于进行机械加工成形。淬火工艺：SKH55的淬火处理需要采用分段加热的方式：先预加热至550-600℃，然后次加热至950℃，最后再加热至1230-1250℃（对于一般工具）或1210℃-1230℃（对于形状复杂需要韧性的工具）。淬火介质为油，油温需要保持在40-60℃之间。这种分段加热方式有助于减少热应力，避免工件变形和开裂。回火处理：回火是SKH55热处理中至关重要的一环，需要加热至560-580℃，在此温度中停留足够时间，然后在静止空气中冷却。回火必须重复二次，以确保材料获得稳定的组织和性能。回火后，SKH55的硬度可达64HRC以上，同时获得适当的韧性。
SKH55的热处理工艺控制对其最终性能有着决定性影响。特别是淬火温度的选择需要根据工具的具体用途进行调整：对于需要较高韧性的复杂形状工具，应采用下限淬火温度(1210℃-1230℃)，以牺牲部分硬度换取更好的韧性；对于强调硬度和耐磨性的简单形状工具，则可采用上限淬火温度(1230℃-1250℃)，以获得更高的硬度。
此外，SKH55具有良好的表面处理加工性，能够进行氮化、PVD涂层等表面处理，进一步改善工具的表面性能和寿命。通过这些表面处理技术，可以在SKH55工具表面形成硬度更高、耐磨性更好的涂层，从而显著提高工具的使用寿命和性能。
