高精度、高硬度等要求构成高速钢等特钢服役条件，均具有较高的工艺壁垒

——高速钢需要在高温情况下仍然保持较高的硬度，适用于切削工具及制造高温轴承、高温弹簧和内燃机等。高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过淬火、回火等一系列过程。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在 800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度 1190～1290℃（不同牌号实际使用时温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。淬火后因内部组织还保留一部分(约 30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行 2～3 次回火，回火温度 560℃，每次保温 1 小时。新型高速工具钢 GDL-4，以 Si、Cr、Mn 为主加元素，添加少量的 W、Mo、Al 及微量的稀土元素、Nb 等组成，该钢经淬火回火后硬度达 62~66HRC，而材料成本只相当于现有高速钢的1/3。目前已代替高速钢应用于空调压缩机关键部件上。

高速钢的化学成分及热处理工艺

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模具钢在拉延、拔丝和压弯的过程中，凹模承受强烈的摩擦和径向应力，凸模除受摩擦外，还承受压缩应力。高速拉延时，工作表面温度可达 400~500°C，需要具备高硬度、高耐磨性和一定的热稳定性。工具钢是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢，通常具有较高的高温硬度、高的耐磨性和适当的韧性。根据所含成分分类，一般可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。天工国际高速工具钢含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素，合金元素总量达 10%- 25%左右，在高速切削产生高热情况下（约 500℃）仍能保持高的硬度，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。

冷作模具钢热处理工艺及力学性能

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——高速钢的塑性变形能力较差，制备过程中成本较高，提高高速钢的塑性变形能力对降低高速钢的加工成本至关重要。W 和 Co 含量过高能够提高高速钢的硬度和强度，但是会使高速钢的韧性下降，从而使高速钢容易发生开裂；为解决此问题，降低高速钢中W 和 Co 的含量，严格控制 W 含量为 1.5-2.0％，Co 含量为 0.5-2.0％，高速钢韧性提高从而提高高速钢的抗开裂性能。

模具钢的硬度、耐磨性、韧性和抗疲劳性直接决定模具的品质和寿命，最终决定加工结构件的精度、质量和生产成本。由于用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢的性能要求也不同。冷作模具钢按冷轧模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。

热作模具钢工业流程图

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切削工具行业具有较高的技术工艺壁垒。模切工具要求刀身兼具高强度和韧性；锯切工具要求基体材料具备强韧性、抗拉疲劳性，锯齿部分须具备耐磨性和抗冲击能力。企业需要经过大量的研究试验，在金属材料研究、生产工艺控制、生产装备配备等方面具备较高技术水平，使金属材料符合切削工具所需的机械性能，并满足热处理工艺、金属材料加工工艺的需要。企业长期积累和持续改善，才能生产出品质优良、性能稳定的产品。市场新进入者难以在短时间内掌握。切削工具应用于航空、航天、汽车、高速列车、石油化工、机械加工、医疗器械、军工等领域，不同的领域应用的切削工具的工艺复杂程度和结构也会有所不同。

高速钢、切削工具在不同领域的应用

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