高强度钢是指那些具有很高的强度和较高的硬度,又有很好的韧性和塑性的合金钢。经调质处理后,具有很好的综合力学性能。其抗拉强度σb>1200MPa时,称为高强度钢。抗拉强度万σb >1500MIa时,称为超高强度钢。
超高强度钢,视其合金含量的多少,可分为低合金(<6%)超高强度钢、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢三种。含一种合金元素的高强度钢和超高强度钢有铬钢、镍钢、锰钢等。含两种合金元素的合金钢有铬镍钢、铬锰钢和铬钼钢等。含三种以上合金元素的合金钢有铬锰硅钢、铬镍钨钢、铬镍钼钢、铬锰钛钢、铬锰钼钒钢等。
高强度钢和超高强度钢的原始强度和硬度并不高,但是经过调质处理后,可以获得达1950MPa高抗拉强度,硬度在HRC30~50,断裂韧度大于正火的45号钢,延伸率为3.5%~14%,冲击值为(22.6~88.3)J/cm²,断面收缩率为14%~52%,导热系数为45号钢的一半左右。此类钢在磨削时有以下特点:
(1)磨削力大。超高强度钢的抗拉强度σb >1500MPa,硬度较高,在磨削时摩擦和变形抗力大,在磨削时磨削力大,在相同的磨削条件下的单位宽度磨削力是磨削45号钢的1.5倍左右。
(2)磨削温度高,易产生烧伤。由于超高强度钢的磨削力比一般钢大得多,所消耗的机械功90%以上转化为热量,加上超高强度钢中的Ni、Mo、Si,这些合金元素使钢的导热系数显著降低,约为45号钢(50.2w/m·K)的1/2,使磨削区的温度不易传出,而造成磨削超高强度钢的磨削温度高,极易产生磨削烧伤。
(3)磨削表面加工硬化。根据超高强度钢的性能,不仅硬度较高、强度很高,而且具有良好的韧性和塑性。在磨削时,工件表层在砂轮磨粒的摩擦和挤压下产生较大的变形,变形区的晶格严重扭曲,使磨削表面和已磨削表面产生硬化,硬化层深度可达(0.01~0.02)mm。