《論語·雍也》有記：

子曰：知者樂水，仁者樂山；知者動，仁者靜；知者樂，仁者壽。

值此一年中最熱的大暑之際，讓我們再回味杜子美的千古絕唱，假裝登上了泰山，去體會一下“蕩胸生層云，決眥入歸鳥。會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小?！钡纳钸h意境。

望岳

唐 杜甫

（開元二十四年 兗州）

岱宗夫如何，齊魯青未了。

造化鐘神秀，陰陽割昏曉。

蕩胸生層云，決眥入歸鳥。

會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小。

- 01 -

昨日下班前，遇到了C君。

C君說，下周他就要離開現(xiàn)在的工作單位，到一個新的公司去就職，做點更適合自己的事情。臨近離開之際，特意跟老朋友老同事們打個招呼，或許以后在業(yè)務(wù)上還會有交集。

C君是以前的同事，2017年夏，他去了公司的物流板塊。一段時間后，C君終于找到了自己喜歡的事業(yè)，可喜可賀。

然而，此情此景，心中卻平添了一種莫名惆悵。

在人一輩子的經(jīng)歷中，人來人往，人往人來。對大多數(shù)人來說，這種經(jīng)歷只是一種熟悉的場景。

離別的重逢，是一種孤獨，重逢的離別，更像是一種風(fēng)景。

- 02 -

《論語·衛(wèi)靈公》中寫道：

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?！?/span>

翻譯成現(xiàn)代文的意思是，子貢問怎樣修養(yǎng)仁德?？鬃诱f：“工匠要做好工作，必須先磨快工具。住在一個國家，要侍奉大夫中的賢人，與士人中的仁人交朋友?！?/span>

今天文章的內(nèi)容是高速鋼，如果牽強附會一把，也就是孔老夫子所指的“器”吧。

高速鋼（High Speed Steel，HSS）

中國大陸部分地區(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，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)溫度達到300℃時，其強度就會大幅下降，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，更會出現(xiàn)難以切削的情況，導(dǎo)致刀具受損。

由于高速鋼在冶煉時加入鎢、鉻、鉬、鈷、釩等金屬元素，在常溫下，其硬度可達到60HRC。其高溫強度也比高碳鋼有大幅提升，在600℃時，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)點是避免了熔煉法生產(chǎn)所造成的碳化物偏析而引起機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 bits

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drill_bits_2017_G1.jpg#/media/File:Drill_bits_2017_G1.jpg

- 03 -

高速鋼的歷史可回溯到100多年之前。

1868年，英國冶金學(xué)家馬希特（Robert Forester Mushet）開發(fā)了馬希特（Mushet）鋼，被公認為現(xiàn)代高速鋼的先驅(qū)。它由2％碳(C)，2.5％錳(Mn)和7％鎢(W)組成。

這種鋼的主要優(yōu)點是，當(dāng)它從大多數(shù)鋼必須淬硬的溫度下空冷時，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）在位于美國賓夕法尼亞州的伯利恒鋼鐵公司工作時，對現(xiàn)有的高質(zhì)量工具鋼，例如馬希特鋼，進行了一系列的熱處理試驗。

兩位工程師將這些工具鋼加熱到（比行業(yè)通常認為的合理溫度）更高的溫度，并進行了多種不同的工藝測試，并保留了每批試驗的詳細記錄。他們試驗的最終結(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），滿足機床更高的轉(zhuǎn)速和切削速率下的機加工。

特別要說明的一點是，發(fā)明人弗雷德里克·溫斯洛·泰勒，就是美國那位著名管理學(xué)家，經(jīng)濟學(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，并在機加工行業(yè)中引發(fā)了一場革命。

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，為美國當(dāng)時的機械工業(yè)生產(chǎn)贏得了巨大的經(jīng)濟效益。

同時，考慮到只有更高剛度的重型機床才能充分發(fā)揮新鋼材的優(yōu)點，這引發(fā)了機床設(shè)備的重新設(shè)計和更換浪潮。

泰勒-懷特的發(fā)明，僅其申請的英國專利就收到了10萬美元的專利費（相當(dāng)于現(xiàn)今的250萬美元），令人遺憾的是，后來該發(fā)明申請并已授權(quán)的美國專利受到質(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，是AISI的T1，該高速鋼牌號于1910年正式面世。T1是20世紀初坩堝鋼公司（Crucible Steel Co.）的專利。

1930年代的時候，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)。就是在這個時代背景下，M2鋼開始廣泛代替T1鋼。

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高速鋼的化學(xué)成分

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，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。

ASTM標準目前認可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度，鉻的加入能夠增強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。

注：本表并不包括其他微量成分和雜質(zhì)

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【鎢系高速鋼】

T1：最初的HSS，已被M2取代。

【鉬系高速鋼】

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，但對沖擊不敏感，可適度彎曲。

M2：M2是“標準型”和最廣泛使用的HSS。

從M2的細微組織看，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，但其抗彎強度可達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)字編號為1.3343。

M7：M7用于制造重型工程機械鉆具，其柔韌性和鉆具長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)致鉆頭斷裂的場合，被用于制造便攜式鉆孔的鉆頭。

這個型號較受五金商店和承包商青睞，同時它也可用于高溫球軸承。

【含鈷的高速鋼】

添加鈷可提高高速鋼的耐熱性，并可使其HRC達到67以上。

M35：M35與M2類似，但添加了5％的鈷。

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)工作時間也更長。

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的刀具工作時間，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，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。

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【高速鋼的涂層】

通過涂層，可以延長高速鋼的使用壽命，例如TiN（氮化鈦）涂層。大多數(shù)涂層通常會增加工具的硬度和/或潤滑性。

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)的溫度并延長工具的壽命。

【高速鋼的表面改性】

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)。

【高速鋼的應(yīng)用】

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。對于手持式工具而言，工件經(jīng)過工具邊緣的移動速度相對較高，而HSS的刀刃保持能力比高碳鋼工具更好。

- 07 -

行文至此，讓我們再一起重溫中學(xué)語文中學(xué)過的一首辛棄疾的佳作，在這漫漫長夏中，細細品味中國古詩文的無窮魅力。

《永遇樂·京口北固亭懷古》

辛棄疾（宋）

千古江山，英雄無覓孫仲謀處。

舞榭歌臺，風(fēng)流總被雨打風(fēng)吹去。

斜陽草樹，尋常巷陌，人道寄奴曾住。

想當(dāng)年，金戈鐵馬，氣吞萬里如虎。

元嘉草草，封狼居胥，贏得倉皇北顧。

四十三年，望中猶記，烽火揚州路。

可堪回首，佛貍祠下，一片神鴉社鼓。

憑誰問：廉頗老矣，尚能飯否？

能選擇做喜歡的事的人，無疑是很幸福的。

盛夏前行，愿C君一路安好。