什麼是HSS 銑刀？-HSS 高速鋼的完整說明

高速鋼(HSS)與鎢鋼是目前精密加工行業中，最常見的 2 種兩種刀具母材料。

這篇文章來完整介紹高速鋼(HSS)的特性、優缺點、高速鋼種類。以及高速鋼與鎢鋼作為切削刀具的比較。

HSS 高速鋼是什麼？

高速鋼（High-Speed Steel, HSS)是由碳鋼為主要材料，加入鐵、鎢、鉬、鉻、釩、鋅和鈷等，燒結製成的高碳合金鋼。HSS又稱爲高速工具鋼或鋒鋼，俗稱白鋼。

HSS 具有高硬度、耐磨、耐高溫與極佳的韌性，用於製造各種切削刀具，如：銑刀、車刀、鑽頭或模具使用。

高速鋼是有多高速？為什麼會叫作「高速」鋼？

高速鋼可以高速切削金屬，比傳統的高碳鋼刀快 3-4 倍。而且在超過200°C 高溫下也能保持硬度。高速鋼就像一輛超級跑車，可以高速行駛而不會過熱。因此，得名高速工具鋼或高速鋼。

高速鋼的種類，有那些？

高速鋼的種類，依照高速鋼材質中所含的主要合金元素分類：

鎢系高速鋼：以鎢為主要合金元素，具有高硬度、高耐磨性，適合加工硬度較高的金屬材料。代表鋼種有 M2、M7 等。

鉬系高速鋼：以鉬為主要合金元素，增強韌性與耐衝擊性，適合加工韌性要求較高的金屬材料。代表鋼種有 M35、M50等。

高速鋼	種類	特性	適用加工
M1	鉬系高速鋼	含鉬量較高，具有較高的韌性、耐衝擊性和耐磨性	加工韌性要求較高的金屬材料，如構造鋼、軸承鋼等
M2	鎢系高速鋼	含鎢量較高，具有高硬度、高耐磨性	適合加工硬度較高的金屬材料，如淬火鋼、高碳鋼、不銹鋼等。
M7	鎢鉬系高速鋼	兼具鎢系和鉬系高速鋼的優點，具有較高的硬度、耐磨性、韌性和耐衝擊性	適用於加工各種金屬材料
M35	鈷鉬系高速鋼	M1 的基礎上添加了鈷，進一步加強韌性	高硬度鋼、耐熱鋼
M42	鈷鎢系高速鋼	鎢系高速鋼 M2 的基礎上添加了鈷	加工硬度高、韌性要求高的金屬材料，如航空航天材料、模具鋼等。
M50	鈷鎢鉬系高速鋼	M7 的基礎上添加了鈷，提高了硬度、耐磨性和韌性	適用於加工各種難加工材料

HSS 高速鋼的種類列表

在實際應用中，要根據具體的加工工件要求選擇合適的高速鋼種類：

對於加工硬度較高的金屬材料，應選擇硬度較高的鎢系高速鋼；
對於加工韌性要求較高的金屬材料，應選擇韌性較高的鉬系高速鋼；
對於加工難加工材料，應選擇硬度、耐磨性、韌性和耐衝擊性都較高的鈷系高速鋼。

HSS 銑刀是什麼？

HSS 銑刀，就是用高速鋼作為母材料製成圓棒，再研磨成為銑刀。

HSS 高速鋼銑刀的 4 大優點

高耐磨

HSS 在精加工和拋光過程中進行了熱處理，晶粒更加細密、均勻，並形成了大量的硬質碳化物，因此具有極高的耐磨性。

HSS 銑刀在使用過程中可以保持鋒利更長時間，從而延長刀具的使用壽命、提高加工效率並降低加工成本。

高切削速度

高速鋼刀切削金屬的速度，比傳統的高碳鋼刀快 3-4 倍。

高硬度

高速鋼的硬度可達 HRC 60-68，遠高於傳統的高碳鋼(HRC 50~60)。使用高速鋼刀具的切削表面更加細緻，不易磨損。

高速鋼的紅硬性可達 650°C，而傳統的高碳鋼在 200°C 左右就會軟化。因此，高速鋼刀具可以在高速切削過程中保持鋒利，不會因高溫而軟化變形。

較低的價格

HSS 的價格與碳化鎢或硬質合金的價格相比，會便宜許多。但比比高碳鋼成本高一些。

高速鋼的5大缺點

高脆性

高速鋼雖然硬，但也很脆。在承受衝擊或彎曲載荷時，就容易斷裂！

抗震性低

當加工條件不佳或刀具不平衡，HSS 刀具在切削過程中容易產生振動。

振動會導致加工表面粗糙、精度降低，甚至造成刀具斷裂。

抗衝擊性低

HSS 刀具不耐衝擊，在受到衝擊時容易斷裂或破損。

因此，在使用 HSS 刀具時，應注意避免振動和衝擊。例如，使用剛性良好的CNC機床或採用合理的切削條件等。

耐腐蝕性低

雖然多數高速鋼工具都具有耐腐蝕性，但如果保養不當高速剛容易生繡與變質，會降低耐磨性。

高溫條件下耐磨性降低

雖然說高速鋼的紅硬性可達 650°C，但切削溫度產生的熱可高達300~900多度。耐熱合金等難切削材料溫度更高。相較於碳化鎢，紅硬性可達1,200°C，高速鋼在高溫下的耐磨是一大缺點。

高速鋼 vs. 鎢鋼超級比一比

化學成份不同

鎢鋼(硬質合金) 的化學成份：主要以碳、鎢與鈷為主，以少數的鎳、鐵、鈦等金屬碳化物合金粉未。

高速鋼的化學成份：主要是由鐵礦石製成高碳合金，再加入少量碳、矽、錳、磷、硫、鉻、鉬、鎳、鎢等。

物理特性不同

鎢鋼的物理特性

常溫下的硬度爲69～81HRC
抗壓强度爲6000MPa
當溫度升高到900～1000℃時，硬度仍可保持在60HRC左右
耐腐蝕性強

注意：鎢鋼的具體性能指標與其化學成分和原料配比密切相關。

高速鋼的物理特性

抗彎强度爲3.0-3.4GPa，
衝擊韌性爲0.18-0.32MJ/m2
常溫下的硬度爲62-65HRC
當溫度上升到600℃時硬度爲48.5HRC。

注意：高速綱的具體性能指標與其等級、化學成分和原料配比密切相關。

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鎢鋼與高速鋼的物理性能比較表

物理特性	鎢鋼	高速鋼
硬度	HRC 66~78	HRC 60~68
耐磨性	極佳	高
韌性	中	高
抗衝擊性	中	高
紅硬性	高，可達1,200°C	中，600℃以下

鎢鋼與高速鋼物理特性比較表

製造過程不同

鎢鋼的生產流程：配料 => 濕磨 => 摻膠 => 乾燥 => 制粒 => 混合粒 => 成形 => 燒結。

高速綱的生產流程：頻爐冶煉 => 爐外精煉 => 真空脫氣 => 電渣重熔 => 快鍛機 => 鍛錘 => 精機開坯 => 熱軋成材 => 盤元 => 拉拔成材。

應用場景不同

鎢鋼常見用來製造切削刀具、鑿岩工具、測量量具、五金模具、耐磨零件、耐高溫零件等。

高速鋼主要用於製造切削刀具、鑽頭和精密刀具。

鎢鋼與高速鋼的成本比較

根據統計資料，2020 年鎢的平均售價為每噸 270 美元。而製作鋼材的鐵礦石，在同期下降了30%，售價約為每噸 85 美元。

在刀具其他條件都相同的情况下，鎢鋼刀具的成本硬是比高速剛的成本貴了 3 倍以上。

更不用說，大多數碳化鎢切削刀具會加入的鈷 – 每噸的價格超過 53,000 美元。

鎢鋼與高速鋼作為切削刀具的選擇指南

碳化鎢和高速鋼都是切削刀具的流行選擇，但它們具有各別的優缺點。最後，在選擇時依照性能與成本效益作綜合評估：

性能指標比較

特點	碳化鎢	高速鋼
材質	金屬碳化物粉末	高碳合金鋼
硬度(HRC)	75-80	60-68
紅硬性(℃)	800-1200℃	650℃
耐磨性	優異	高
切削速度	HSS的4-7 倍	中等
韌性	中	好
抗衝擊性	中	好
切削應用	硬質材料（鋼、鑄鐵）	一般金屬（鋼、鑄鐵、鋁）
缺點	韌性低、價格昂貴	硬度較低、刀具壽命較短、切削速度低於鎢鋼