積體電路版圖設計規則
[拼音]：gaosu gongjugang
[英文]：high speed tool steels
工具鋼的一類，以鎢、鉬、鉻、釩，有時還有鈷為主要合金元素的高碳高合金萊氏體鋼，通常用作高速切削工具，簡稱高速鋼，俗稱鋒鋼。1740年英國亨茨曼(B.Huntsman)用坩堝法冶煉含碳0.75～1.5％的碳鋼以切削熟鐵、鑄鐵和銅合金（切削速度≤5m/min）。1868年英國馬希特(R.F.Mushet)發明Mn-W系自硬鋼(C2％，W7％，Mn2.5％)，切削低碳鋼（切削速度≤8m/min）。美國泰勒(F.W.Taylor)於1898年發明接近熔點的高溫淬火工藝，用於Cr-W系自硬鋼，這是早期的高速鋼，高速鋼的發展見表1。20世紀30年代出現了硬質合金刀具，但高速鋼工藝效能優越，尤其是強度和韌性匹配良好，用來製造複雜刀具、薄刃和受衝擊的刃具，是硬質合金難以比擬的。長期以來二者並列為最主要的刃具材料，粉末冶金高速鋼出現較晚，但將成為今後發展的一個重要方面。
類別、效能、用途
高速鋼按所含合金元素可分為：
（1）鎢系高速鋼(W 9～18％)、②鎢鉬系高速鋼(W5～12％，Mo 2～6％)、③高鉬系高速鋼(W 0～2％，Mo 5～10％)。各系又可按含釩量的多少分為一般含釩量(V 1～2％)和高含釩量（V 2.5～5％）。任何高速鋼如含鈷 (Co 5～10％)時，又歸入鈷高速鋼。
高速鋼按用途可分為綜合性通用型高速鋼和特種用途高速鋼兩類。通用高速鋼廣泛用於製作各種金屬切削普通刀具（如鑽頭、絲錐、鋸條）和精密刀具（如滾刀、插齒刀、拉刀）。被切削材料一般硬度 HB≤300。特種用途高速鋼又可分為高釩高速鋼，一般含鈷高速鋼和超硬型(HRC 68～70)高速鋼(表2)。
高速鋼主要用途是製造高速切削工具，除具有高硬度（一般大於HRC 63，高的可達HRC 68～70），高耐磨性和足夠韌性外，還要有在高速切削下刀刃不因發熱而軟化的耐熱性。耐熱性通常用紅硬性衡量，也就是在580～650℃把鋼先後加熱4次，每次保溫 1小時後空冷，然後在室溫下測定其硬度值。高速鋼的韌性通常用彎曲強度和衝擊值來衡量。近年來，高速鋼應用於製造冷作模具，在使用效能上主要要求有高的抗壓屈服強度，高的耐磨性和高韌性，而對耐熱性則要求不高，因此可採用較低的溫度淬火。
高速鋼的合金元素
主要有碳、鎢、鉬、鉻、釩、鈷等，其作用分述如下：
碳
一般含碳量為0.70～1.65％，以保證足夠的碳與各種碳化物形成元素相配合。通常採用平衡碳(Cs)近似計算公式求得最佳的二次硬化效果的含碳量：Cs％=0.033W％+0.063Mo％+0.060Cr％+0.200V％
式中Cs是假設W、Mo、Cr、V與C形成W2C(或Fe4W2C)、Mo2C(或Fe4Mo2C)、Cr26C6、V4C3時碳與各元素的定比關係而定出的。隨著鋼中含碳量逐漸接近Cs，二次硬化效果(硬度和紅硬性)也逐步上升到最高值，而韌性則隨之下降。因此只在超硬高速鋼中含碳量採用接近Cs的成分，為了保持通用型高速鋼的高韌性，含碳量一般比Cs低0.15～0.30％。至於用於載荷較低的低合金高速鋼，實際含碳量可能還超過Cs。
鎢和鉬
高速鋼回火時產生二次硬化最基本的合金元素。鎢和鉬作用相似，Mo的原子量約為W的一半，一般可用 1％Mo取代2％W。高速鋼中最主要的碳化物M6C（M代表金屬）是以Fe、Mo、W為主的複合碳化物，它在淬火時部分固溶，回火時又以M2C碳化物彌散析出，使鋼強化，提高硬度和耐磨性，剩下未溶的M6C碳化物（主要來自共晶碳化物）可阻止淬火加熱時的晶粒長大和增加耐磨性。含鉬的高速鋼鑄態共晶碳化物網較細薄，易於加工破碎，分佈較均勻，顆粒較小，熱塑性和韌性也較高；但含鉬的鋼易脫碳，淬火過熱敏感性也較大，而鎢鋼在此方面正與之相反。因此鎢和鉬適當配合，能獲得綜合性能更好的鋼種。
鉻
為保證鋼的高淬透性，各種高速鋼都含鉻4％左右。鋼中形成以鐵鉻為主的M26C6碳化物，鉻也可溶於M6C與MC中形成合金碳化物，促使這些難溶碳化物淬火時較多地固溶。使淬火馬氏體具有足夠的碳和合金元素，有利於回火時大量析出 M2C與MC。所以鉻對二次硬化也有間接作用。此外，含 4％鉻對高速鋼的抗氧化性起重要作用。
釩
所有高速鋼都含釩 1％以上。碳化釩淬火加熱時可部分固溶，回火時析出彌散的MC型碳化釩，有力地增強二次硬化作用；未溶的碳化釩有助於阻止淬火加熱時晶粒長大，而且由於硬度極高，能顯著提高鋼的耐磨性；但降低了可磨削性。高釩鋼中如能採取措施細化一次碳化物MC的顆粒，可改善磨削性。目前，最有效的辦法是用霧化法快速冷卻鋼液得到合金粉末，製成粉末冶金高速鋼，使一次碳化物得到細化。
鈷
鈷本身不形成碳化物，其作用主要是增加回火時析出 MC、M2C的形核率，減緩其聚集長大速度。此外，鈷可提高高速鋼晶界熔化溫度，因而提高鋼的淬火溫度，使奧氏體內的合金度增大。這些作用都有效地提高了高速鋼的耐熱性，但鈷含量過高時也會降低鋼的韌性。
工藝效能
工藝效能也是高速鋼的重要指標。首先，要有良好的熱塑性，以便充分破碎共晶碳化物和加工成形；其次，要有低的退火硬度，以便在生產過程中進行冷成形和切削加工。其他工藝效能如過熱不敏感性，脫碳不敏感性，低的淬火變形性，在電阻焊和摩擦焊中與柄部碳鋼結合的良好焊接效能等也很重要，尤其是磨削性，對於製造複雜刀具是極其重要的。
保證碳化物充分破碎、細化並均勻分佈（見圖），歷來是高速鋼生產工藝和提高質量的關鍵問題。為此，高速鋼應採用低溫澆鑄工藝，選擇良好錠型，並根據鋼材規格選用足夠大的壓縮比。中國自1965年以來採用扁錠生產高速鋼，其優點為顯著加快鋼錠凝固速度，從而改善了鋼材的碳化物不均勻度和低倍組織。大尺寸鋼材多采用電渣重熔鋼錠。鍛造開坯、軋製成材的工藝有利於提高質量。高速鋼的熱加工溫度、變形量和退火制度，對鋼材的熱處理效能，尤其是對淬火後的晶粒度有明顯的影響，須嚴加控制。熱加工中如終鍛(軋)溫度過高，變形量不足或已經過一次淬火，但未經充分退火又進行第二次淬火，會出現特殊閃光的萘狀斷口（見金屬巨集觀檢驗），從而顯著降低鋼的韌性，使刀具脆崩。近年來還採用快鍛液壓機開坯、精鍛機成材的新工藝。
高速鋼需通過特殊的熱處理才能獲得所需的效能。一般淬火溫度均接近這種鋼的熔化溫度，例如高鎢鋼為1270～1290℃，鎢鉬鋼為1210～1240℃，高鉬鋼為1180～1210℃，一般採用540～560℃回火三次，以得到二次硬化的最佳效果。對韌性和紅硬性有不同要求時，可適當調整淬火溫度。
粉末冶金高速鋼可保證碳化物細小和均勻分佈，對改善高碳高釩高速鋼的磨削性、改進熱加工性，減少淬火變形以及提供碳化物質量優異的大尺寸鋼材確有獨特優點；可以生產出合金含量更高和切削能力較大的高速鋼。近年來高速鋼刀具的真空熱處理獲得廣泛應用；刀具的氧氮化、碳氮氧共滲等表面化學熱處理，也正在普遍採用，尤其是化學氣相沉積法和物理氣相沉積法的發展，可進一步提高刀具的使用壽命。