S3-3-2高速钢的合金成分设计与关键性能解析

S3-3-2高速钢（M2改良型）技术解析

材料基本概况

S3-3-2高速钢是钨钼系通用高速钢的改良型，代号M2（AISI）或HS6-5-2（ISO），属于高性能工具钢，具有优异的红硬性和耐磨性。

德国DIN标准S3-3-2高速钢

牌号：S3-3-2高速工具钢

标准：ISO4957-2001

S3-3-2高速钢特性及适用范围：

S3-3-2化学成分：

碳 C ：0.95～1.03

硅 Si：≤0.45

锰 Mn：0.10～0.40

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.030

铬 Cr：3.50～4.50

镍 Ni：≤0.30

铜 Cu：≤0.25

钒 V ：2.20～2.50

钼 Mo：8.00～9.00

钨 W ：2.70～3.00

S3-3-2高速钢力学性能：

交货硬度:(退火)≤255HB。热处理及淬回火硬度:≥62HRC

核心物理性能

️密度：8.4 g/cm³

️热膨胀系数：11.2×10⁻⁶/K (20-600℃)

️导热系数：23 W/(m·K)

️弹性模量：220 GPa

热处理规范

淬火处理

️预热温度：850℃（分两段）

️淬火温度：1200-1220℃

️冷却介质：油冷/分级淬火

️硬度：65-67 HRC

回火处理

️回火温度：540-580℃

️回火次数：3次

️最终硬度：64-66 HRC

️红硬性：600℃时保持62 HRC

五大核心特性

1. 卓越的红硬性

600℃高温硬度仍保持62 HRC

二次硬化效果显著

高温强度保持率>85%

2. 优异的耐磨性

磨耗量比普通工具钢低50%

碳化物含量15-20%

VC碳化物硬度2800 HV

3. 良好的韧性

冲击韧性12-15 J/cm²

断裂韧性28-32 MPa·m¹/²

抗崩角性能优异

4. 热处理稳定性

热处理变形率<0.15%

尺寸稳定性好

淬透性优良

5. 加工性能平衡

可锻温度范围900-1150℃

退火硬度220-240 HB

可磨削性好

典型应用领域

切削工具

车刀/铣刀/钻头

丝锥/拉刀/滚刀

高精度复杂刀具

模具制造

热作模具

精密冲模

压铸模芯

特殊零件

高温轴承

耐磨衬套

航空零件

加工性能指南

锻造工艺

始锻温度1100-1150℃

终锻温度900℃

锻后缓冷

热处理工艺

工序温度(℃)时间介质

退火850-8702h炉冷

淬火1210-1230按尺寸油冷

回火5603×2h空冷

表面处理

PVD涂层：TiAlN、AlCrN

CVD涂层：TiCN

蒸汽处理：550℃×2h

技术指标对比

性能S3-3-2普通高速钢硬质合金

硬度(HRC)65-6662-6488-93

抗弯强度(GPa)3.5-4.03.0-3.51.2-2.0

热硬性(℃)600550800

韧性优良差

使用注意事项

️切削参数推荐：

车削速度：80-120 m/min

进给量：0.1-0.3 mm/r

适用于难加工材料

️磨削要点：

使用CBN砂轮

冷却充分

避免局部过热

️失效预防：

定期刃磨

避免冲击载荷

控制工作温度<650℃

质量控制标准

符合GB/T 9943标准

等效ASTM A600

微观组织：≤3级

碳化物不均匀度：≤4级

纯净度：A类夹杂≤1.5级

S3-3-2高速钢以其优异的综合性能，成为制造高性能切削工具和耐磨零件的首选材料，特别适合高温、高速切削条件下的长期使用。