子曰：知者樂水，仁者樂山；知者動(dòng)，仁者靜；知者樂，仁者壽。值此一年中最熱的大暑之際，讓我們?cè)倩匚抖抛用赖那Ч沤^唱，假裝登上了泰山，去體會(huì)一下“蕩胸生層云，決眥入歸鳥。會(huì)當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小。”的深遠(yuǎn)意境。
C君說，下周他就要離開現(xiàn)在的工作單位，到一個(gè)新的公司去就職，做點(diǎn)更適合自己的事情。臨近離開之際，特意跟老朋友老同事們打個(gè)招呼，或許以后在業(yè)務(wù)上還會(huì)有交集。
C君是以前的同事，2017年夏，他去了公司的物流板塊。一段時(shí)間后，C君終于找到了自己喜歡的事業(yè)，可喜可賀。
在人一輩子的經(jīng)歷中，人來人往，人往人來。對(duì)大多數(shù)人來說，這種經(jīng)歷只是一種熟悉的場(chǎng)景。
離別的重逢，是一種孤獨(dú)，重逢的離別，更像是一種風(fēng)景。
子貢問為仁。子曰：“工欲善其事，必先利其器。居是邦也，事其大夫之賢者，友其士之仁者。”
翻譯成現(xiàn)代文的意思是，子貢問怎樣修養(yǎng)仁德。孔子說：“工匠要做好工作，必須先磨快工具。住在一個(gè)國(guó)家，要侍奉大夫中的賢人，與士人中的仁人交朋友。”
今天文章的內(nèi)容是高速鋼，如果牽強(qiáng)附會(huì)一把，也就是孔老夫子所指的“器”吧。
高速鋼（High Speed Steel，HSS）
中國(guó)大陸部分地區(qū)又稱鋒鋼，風(fēng)鋼，是一種合金鋼。
由于高速鋼具有高硬度、耐磨和抗高溫的特點(diǎn)，是常見的一種工具鋼。被廣泛應(yīng)用于各式切割工具和刀具，包括車刀、銑刀、鉆頭和鋸片。
高速鋼被廣泛應(yīng)用前，金屬切割刀具主要使用高碳鋼制造。
但是，在持續(xù)進(jìn)行金屬切割的情況下，高碳鋼刀具難以承受與工件摩擦產(chǎn)生的高溫，當(dāng)溫度達(dá)到300℃時(shí)，其強(qiáng)度就會(huì)大幅下降，導(dǎo)致刀具需要經(jīng)常更換。
用高碳鋼刀具切割經(jīng)過加硬處理的金屬材料時(shí)，更會(huì)出現(xiàn)難以切削的情況，導(dǎo)致刀具受損。
由于高速鋼在冶煉時(shí)加入鎢、鉻、鉬、鈷、釩等金屬元素，在常溫下，其硬度可達(dá)到60HRC。其高溫強(qiáng)度也比高碳鋼有大幅提升，在600℃時(shí)，其硬度能夠維持約HRC40或以上，故使用高速鋼制造的刀刃仍能保持鋒利（即紅硬性）。
相比而言，高碳鋼在這個(gè)溫度已明顯軟化，失去了切割能力。
高速鋼和高碳鋼類似，均可進(jìn)行熱處理，透過淬火來提升刀具的硬度，并利用回火維持其適度的韌性。
由于高速鋼能夠承受高速切削金屬時(shí)所產(chǎn)生的高溫并保持硬度，所以此種合金鋼被稱為高速鋼。
高速鋼的工藝性能好，強(qiáng)度和韌性配合好，因此主要用來制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具，也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。
除用常規(guī)熔煉方法生產(chǎn)的高速鋼外，1960年代以后，又出現(xiàn)了粉末冶金高速鋼，它的優(yōu)點(diǎn)是避免了熔煉法生產(chǎn)所造成的碳化物偏析而引起機(jī)械性能降低和熱處理變形。
From top to bottom: Spade, lip and spur (brad point), masonry bit and twist drill bits，By Sonett72 at English Wikipedia / - Transferred from en.wikipedia to Commons by Mendaliv using CommonsHelper., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5003314
一套磚石結(jié)構(gòu)鉆具A set of masonry drill bitshttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drill_bits_2017_G1.jpg#/media/File:Drill_bits_2017_G1.jpg
這種鋼的主要優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)它從大多數(shù)鋼必須淬硬的溫度下空冷時(shí)，也能得到硬化。此后30年中，Mushet鋼的最重要的變化，只是用鉻（Cr）代替了部分錳（Mn）。
1899年到1900年期間，美國(guó)工程師弗雷德里克·溫斯洛·泰勒（Frederick Winslow Taylor）和蒙賽爾·懷特（Maunsel White）在位于美國(guó)賓夕法尼亞州的伯利恒鋼鐵公司工作時(shí)，對(duì)現(xiàn)有的高質(zhì)量工具鋼，例如馬希特鋼，進(jìn)行了一系列的熱處理試驗(yàn)。
兩位工程師將這些工具鋼加熱到（比行業(yè)通常認(rèn)為的合理溫度）更高的溫度，并進(jìn)行了多種不同的工藝測(cè)試，并保留了每批試驗(yàn)的詳細(xì)記錄。他們?cè)囼?yàn)的最終結(jié)果是：可以通過一種特別的熱處理工藝，把現(xiàn)有的合金工具鋼，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新型的鋼，能在較高溫度下保持其硬度（紅硬性），滿足機(jī)床更高的轉(zhuǎn)速和切削速率下的機(jī)加工。
特別要說明的一點(diǎn)是，發(fā)明人弗雷德里克·溫斯洛·泰勒，就是美國(guó)那位著名管理學(xué)家，經(jīng)濟(jì)學(xué)家，被后世稱為“科學(xué)管理之父”，其代表作為《科學(xué)管理原理》。他的故事也很有意思，留著以后再說。Frederick Winslow Taylor，Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=190465
伯利恒鋼廠Bethlehem Steel Works, a watercolor by Joseph Pennell, depicting Bethlehem Iron Company in May 1881.https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bethlehem_Steel_Pennellb.jpg#/media/File:Bethlehem_Steel_Pennellb.jpg伯利恒鋼廠The Bethlehem Steel plant, photographed circa 1896 by William H. Rau
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wrau-bethlehem-steel.jpg#/media/File:Wrau-bethlehem-steel.jpg
泰勒-懷特（Taylor-White）發(fā)明的熱處理工藝被授予專利，并在機(jī)加工行業(yè)中引發(fā)了一場(chǎng)革命。
1910年，高速鋼開始用于車刀的制造，相比起過去的高碳鋼刀具，高速鋼大幅提高刀具的耐用性，從而提升金屬切削加工的效率。其效率比過去用的碳素工具鋼和合金工具鋼提高了好幾倍，為美國(guó)當(dāng)時(shí)的機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)贏得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
同時(shí)，考慮到只有更高剛度的重型機(jī)床才能充分發(fā)揮新鋼材的優(yōu)點(diǎn)，這引發(fā)了機(jī)床設(shè)備的重新設(shè)計(jì)和更換浪潮。
泰勒-懷特的發(fā)明，僅其申請(qǐng)的英國(guó)專利就收到了10萬美元的專利費(fèi)（相當(dāng)于現(xiàn)今的250萬美元），令人遺憾的是，后來該發(fā)明申請(qǐng)并已授權(quán)的美國(guó)專利受到質(zhì)疑，并最終被判無效。
第一種被正式歸類為高速鋼的合金鋼牌號(hào)，是AISI的T1，該高速鋼牌號(hào)于1910年正式面世。T1是20世紀(jì)初坩堝鋼公司（Crucible Steel Co.）的專利。
1930年代的時(shí)候，AISI M1等含鉬高速鋼已經(jīng)有了一些應(yīng)用，但是發(fā)展得并不快。
隨著第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，以及由此造成的材料短缺和制造成本高企，促使了以鉬替代鎢高速鋼的快速發(fā)展。
期間，隨著鉬基高速鋼的技術(shù)進(jìn)步，它的性能基本可與鎢基高速鋼相當(dāng)或更優(yōu)。就是在這個(gè)時(shí)代背景下，M2鋼開始廣泛代替T1鋼。
高速鋼是通過鎢或鉬獲得其所需性能的合金，通常是鎢和鉬兩種合金的組合。
高速鋼屬于Fe-C-X多組分合金體系，其中X代表鉻，鎢，鉬，釩或鈷。
通常，X組分的含量超過7％，碳含量超過0.60％。合金元素的百分比并不能單獨(dú)賦予高速鋼硬度并保持性能，還需要適當(dāng)?shù)母邷責(zé)崽幚?，才能成為真正的HSS。
在ASTM的統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)（UNS）中，鎢類高速鋼（例如T1，T15）均在T120xx系列中被分配編號(hào)，而鉬類高速鋼（例如M2，M48）和中間類型高速鋼是在T113xx下列中分配編號(hào)。
ASTM標(biāo)準(zhǔn)目前認(rèn)可7種鎢類高速鋼和17種鉬類高速鋼。
總共添加約10％的鎢和鉬，就可有效地最大化高速鋼的硬度和韌性，并在切割金屬時(shí)產(chǎn)生的高溫下保持這些性能（紅硬性）。
高速鋼的成分和其他鋼材一樣，以鐵為最主要的組成元素，并在冶煉時(shí)盡量把硫和磷等雜質(zhì)清除。高速鋼含有百分之0.6%至1.3%的碳，并在提煉時(shí)加入鎢、鉻、鉬、鈷、釩和錳，成為一種合金鋼。
其中鎢、鉬和鈷能夠提升鋼材的高溫強(qiáng)度，鉻的加入能夠增強(qiáng)鋼材的抗氧化能力和耐磨性，釩可提升抗沖擊性能，而錳的加入可改善鋼材的韌性。
高速鋼經(jīng)過多年發(fā)展，由不同元素組成的高速鋼相繼出現(xiàn)。因此不同類型的高速鋼，其組成元素也有分別。
通過鉬，鎢和鉻的組合，衍生出幾種通常稱為“HSS”的合金，硬度約63-65HRC。
M1：M1缺乏M2的一些紅硬性，但對(duì)沖擊不敏感，可適度彎曲。
M2：M2是“標(biāo)準(zhǔn)型”和最廣泛使用的HSS。從M2的細(xì)微組織看，它具有小且均勻分布的碳化物，使其具有高耐磨性，但其脫碳敏感性稍高。
熱處理后，其硬度與T1相同，但其抗彎強(qiáng)度可達(dá)4700MPa，其韌性和熱塑性比T1高約50％。
它通常用于制造各種不同的工具，例如鉆頭，絲錐和鉸刀。ISO 4957中等同M2材料的HSS的數(shù)字編號(hào)為1.3343。
M7：M7用于制造重型工程機(jī)械鉆具，其柔韌性和鉆具長(zhǎng)壽具有同樣重要的意義。
M50：M50沒有其他含鎢鉬系高速鋼的紅硬度，但非常適用于因鉆頭彎曲而導(dǎo)致鉆頭斷裂的場(chǎng)合，被用于制造便攜式鉆孔的鉆頭。這個(gè)型號(hào)較受五金商店和承包商青睞，同時(shí)它也可用于高溫球軸承。
添加鈷可提高高速鋼的耐熱性，并可使其HRC達(dá)到67以上。
M35也稱為鈷鋼，HSSE或HSS-E。與M2相比，它可用于切割速度得更快的工況，持續(xù)工作時(shí)間也更長(zhǎng)。
M42：M42是一種鉬系列高速鋼，添加8%或10%的鈷。它被廣泛用于金屬制造行業(yè)。與更傳統(tǒng)的高速鋼相比，它具有優(yōu)異的紅硬性，更高的切削速度或更長(zhǎng)的刀具工作時(shí)間，這可以縮短生產(chǎn)周期。
與采用碳化物制造的相同工具相比，M42在用于間歇性切割時(shí)，也更不易于崩裂，成本也更低。由含鈷高速鋼制成的工具，通常用字母HSS-Co來區(qū)別。
通過涂層，可以延長(zhǎng)高速鋼的使用壽命，例如TiN（氮化鈦）涂層。大多數(shù)涂層通常會(huì)增加工具的硬度和/或潤(rùn)滑性。
涂層有助于工具的切刃干凈利落地分離被加工材料且不發(fā)生粘刃。涂層還有助于降低與切割過程相關(guān)的溫度并延長(zhǎng)工具的壽命。
激光和電子束可用作高密度能量源，用于高速鋼的表面熱處理，表面重熔和表面成分微調(diào)。
高速鋼的主要用途是制造各種切削工具：鉆頭，絲錐，銑刀，車刀，齒輪銑刀，滾刀，鋸片，刨刀和細(xì)木工刀片，銑刀等，而沖頭和模具方面的用量正在增加。
高速鋼還在精致手工工具制作領(lǐng)域有所拓展。
由于高速鋼在高硬度下具有相對(duì)良好的韌性，并且具有高耐磨性，使其適用于需要耐用敏銳（鋒利）邊緣的低速應(yīng)用場(chǎng)景，例如：銼刀，鑿子，手持木工刨刀，大馬士革廚房刀和小折刀。
高速鋼工具是最常見的木材車削工具。對(duì)于手持式工具而言，工件經(jīng)過工具邊緣的移動(dòng)速度相對(duì)較高，而HSS的刀刃保持能力比高碳鋼工具更好。
行文至此，讓我們?cè)僖黄鹬販刂袑W(xué)語文中學(xué)過的一首辛棄疾的佳作，在這漫漫長(zhǎng)夏中，細(xì)細(xì)品味中國(guó)古詩(shī)文的無窮魅力。
舞榭歌臺(tái)，風(fēng)流總被雨打風(fēng)吹去。
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