《论语·雍也》有记：

子曰：知者乐水，仁者乐山；知者动，仁者静；知者乐，仁者寿。

值此一年中最热的大暑之际，让我们再回味杜子美的千古绝唱，假装登上了泰山，去体会一下“荡胸生层云，决眦入归鸟。会当凌绝顶，一览众山小。”的深远意境。

望岳

唐 杜甫

（开元二十四年 兖州）

岱宗夫如何，齐鲁青未了。

造化钟神秀，阴阳割昏晓。

荡胸生层云，决眦入归鸟。

会当凌绝顶，一览众山小。

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昨日下班前，遇到了C君。

C君说，下周他就要离开现在的工作单位，到一个新的公司去就职，做点更适合自己的事情。临近离开之际，特意跟老朋友老同事们打个招呼，或许以后在业务上还会有交集。

C君是以前的同事，2017年夏，他去了公司的物流板块。一段时间后，C君终于找到了自己喜欢的事业，可喜可贺。

然而，此情此景，心中却平添了一种莫名惆怅。

在人一辈子的经历中，人来人往，人往人来。对大多数人来说，这种经历只是一种熟悉的场景。

离别的重逢，是一种孤独，重逢的离别，更像是一种风景。

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《论语·卫灵公》中写道：

子贡问为仁。子曰：“工欲善其事，必先利其器。居是邦也，事其大夫之贤者，友其士之仁者。”

翻译成现代文的意思是，子贡问怎样修养仁德。孔子说：“工匠要做好工作，必须先磨快工具。住在一个国家，要侍奉大夫中的贤人，与士人中的仁人交朋友。”

今天文章的内容是高速钢，如果牵强附会一把，也就是孔老夫子所指的“器”吧。

高速钢（High Speed Steel，HSS）

中国大陆部分地区又称锋钢，风钢，是一种合金钢。

由于高速钢具有高硬度、耐磨和抗高温的特点，是常见的一种工具钢。被广泛应用于各式切割工具和刀具，包括车刀、铣刀、钻头和锯片。

高速钢被广泛应用前，金属切割刀具主要使用高碳钢制造。

但是，在持续进行金属切割的情况下，高碳钢刀具难以承受与工件摩擦产生的高温，当温度达到300℃时，其强度就会大幅下降，导致刀具需要经常更换。

用高碳钢刀具切割经过加硬处理的金属材料时，更会出现难以切削的情况，导致刀具受损。

由于高速钢在冶炼时加入钨、铬、钼、钴、钒等金属元素，在常温下，其硬度可达到60HRC。其高温强度也比高碳钢有大幅提升，在600℃时，其硬度能够维持约HRC40或以上，故使用高速钢制造的刀刃仍能保持锋利（即红硬性）。

相比而言，高碳钢在这个温度已明显软化，失去了切割能力。

高速钢和高碳钢类似，均可进行热处理，透过淬火来提升刀具的硬度，并利用回火维持其适度的韧性。

由于高速钢能够承受高速切削金属时所产生的高温并保持硬度，所以此种合金钢被称为高速钢。

高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。

除用常规熔炼方法生产的高速钢外，1960年代以后，又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

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

一套砖石结构钻具A set of masonry drill bits

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

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高速钢的历史可回溯到100多年之前。

1868年，英国冶金学家马希特（Robert Forester Mushet）开发了马希特（Mushet）钢，被公认为现代高速钢的先驱。它由2％碳(C)，2.5％锰(Mn)和7％钨(W)组成。

这种钢的主要优点是，当它从大多数钢必须淬硬的温度下空冷时，也能得到硬化。此后30年中，Mushet钢的最重要的变化，只是用铬（Cr）代替了部分锰（Mn）。

1899年到1900年期间，美国工程师弗雷德里克·温斯洛·泰勒（Frederick Winslow Taylor）和蒙赛尔·怀特（Maunsel White）在位于美国宾夕法尼亚州的伯利恒钢铁公司工作时，对现有的高质量工具钢，例如马希特钢，进行了一系列的热处理试验。

两位工程师将这些工具钢加热到（比行业通常认为的合理温度）更高的温度，并进行了多种不同的工艺测试，并保留了每批试验的详细记录。他们试验的最终结果是：可以通过一种特别的热处理工艺，把现有的合金工具钢，转变为一种新型的钢，能在较高温度下保持其硬度（红硬性），满足机床更高的转速和切削速率下的机加工。

特别要说明的一点是，发明人弗雷德里克·温斯洛·泰勒，就是美国那位著名管理学家，经济学家，被后世称为“科学管理之父”，其代表作为《科学管理原理》。他的故事也很有意思，留着以后再说。

Frederick Winslow Taylor，Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=190465

伯利恒钢厂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

伯利恒钢厂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-怀特（Taylor-White）发明的热处理工艺被授予专利，并在机加工行业中引发了一场革命。

1910年，高速钢开始用于车刀的制造，相比起过去的高碳钢刀具，高速钢大幅提高刀具的耐用性，从而提升金属切削加工的效率。其效率比过去用的碳素工具钢和合金工具钢提高了好几倍，为美国当时的机械工业生产赢得了巨大的经济效益。

同时，考虑到只有更高刚度的重型机床才能充分发挥新钢材的优点，这引发了机床设备的重新设计和更换浪潮。

泰勒-怀特的发明，仅其申请的英国专利就收到了10万美元的专利费（相当于现今的250万美元），令人遗憾的是，后来该发明申请并已授权的美国专利受到质疑，并最终被判无效。

第一种被正式归类为高速钢的合金钢牌号，是AISI的T1，该高速钢牌号于1910年正式面世。T1是20世纪初坩埚钢公司（Crucible Steel Co.）的专利。

1930年代的时候，AISI M1等含钼高速钢已经有了一些应用，但是发展得并不快。

随着第二次世界大战的爆发，以及由此造成的材料短缺和制造成本高企，促使了以钼替代钨高速钢的快速发展。

期间，随着钼基高速钢的技术进步，它的性能基本可与钨基高速钢相当或更优。就是在这个时代背景下，M2钢开始广泛代替T1钢。

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高速钢的化学成分

高速钢是通过钨或钼获得其所需性能的合金，通常是钨和钼两种合金的组合。

高速钢属于Fe-C-X多组分合金体系，其中X代表铬，钨，钼，钒或钴。

通常，X组分的含量超过7％，碳含量超过0.60％。合金元素的百分比并不能单独赋予高速钢硬度并保持性能，还需要适当的高温热处理，才能成为真正的HSS。

在ASTM的统一编号系统（UNS）中，钨类高速钢（例如T1，T15）均在T120xx系列中被分配编号，而钼类高速钢（例如M2，M48）和中间类型高速钢是在T113xx下列中分配编号。

ASTM标准目前认可7种钨类高速钢和17种钼类高速钢。

总共添加约10％的钨和钼，就可有效地最大化高速钢的硬度和韧性，并在切割金属时产生的高温下保持这些性能（红硬性）。

高速钢的成分和其他钢材一样，以铁为最主要的组成元素，并在冶炼时尽量把硫和磷等杂质清除。高速钢含有百分之0.6%至1.3%的碳，并在提炼时加入钨、铬、钼、钴、钒和锰，成为一种合金钢。

其中钨、钼和钴能够提升钢材的高温强度，铬的加入能够增强钢材的抗氧化能力和耐磨性，钒可提升抗冲击性能，而锰的加入可改善钢材的韧性。

高速钢经过多年发展，由不同元素组成的高速钢相继出现。因此不同类型的高速钢，其组成元素也有分别。

注：本表并不包括其他微量成分和杂质

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【钨系高速钢】

T1：最初的HSS，已被M2取代。

【钼系高速钢】

通过钼，钨和铬的组合，衍生出几种通常称为“HSS”的合金，硬度约63-65HRC。

M1：M1缺乏M2的一些红硬性，但对冲击不敏感，可适度弯曲。

M2：M2是“标准型”和最广泛使用的HSS。

从M2的细微组织看，它具有小且均匀分布的碳化物，使其具有高耐磨性，但其脱碳敏感性稍高。

热处理后，其硬度与T1相同，但其抗弯强度可达4700MPa，其韧性和热塑性比T1高约50％。

它通常用于制造各种不同的工具，例如钻头，丝锥和铰刀。ISO 4957中等同M2材料的HSS的数字编号为1.3343。

M7：M7用于制造重型工程机械钻具，其柔韧性和钻具长寿具有同样重要的意义。

M50：M50没有其他含钨钼系高速钢的红硬度，但非常适用于因钻头弯曲而导致钻头断裂的场合，被用于制造便携式钻孔的钻头。

这个型号较受五金商店和承包商青睐，同时它也可用于高温球轴承。

【含钴的高速钢】

添加钴可提高高速钢的耐热性，并可使其HRC达到67以上。

M35：M35与M2类似，但添加了5％的钴。

M35也称为钴钢，HSSE或HSS-E。与M2相比，它可用于切割速度得更快的工况，持续工作时间也更长。

M42：M42是一种钼系列高速钢，添加8%或10%的钴。

它被广泛用于金属制造行业。与更传统的高速钢相比，它具有优异的红硬性，更高的切削速度或更长的刀具工作时间，这可以缩短生产周期。

与采用碳化物制造的相同工具相比，M42在用于间歇性切割时，也更不易于崩裂，成本也更低。由含钴高速钢制成的工具，通常用字母HSS-Co来区别。

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【高速钢的涂层】

通过涂层，可以延长高速钢的使用寿命，例如TiN（氮化钛）涂层。大多数涂层通常会增加工具的硬度和/或润滑性。

涂层有助于工具的切刃干净利落地分离被加工材料且不发生粘刃。涂层还有助于降低与切割过程相关的温度并延长工具的寿命。

【高速钢的表面改性】

激光和电子束可用作高密度能量源，用于高速钢的表面热处理，表面重熔和表面成分微调。

【高速钢的应用】

高速钢的主要用途是制造各种切削工具：钻头，丝锥，铣刀，车刀，齿轮铣刀，滚刀，锯片，刨刀和细木工刀片，铣刀等，而冲头和模具方面的用量正在增加。

高速钢还在精致手工工具制作领域有所拓展。

由于高速钢在高硬度下具有相对良好的韧性，并且具有高耐磨性，使其适用于需要耐用敏锐（锋利）边缘的低速应用场景，例如：锉刀，凿子，手持木工刨刀，大马士革厨房刀和小折刀。

高速钢工具是最常见的木材车削工具。对于手持式工具而言，工件经过工具边缘的移动速度相对较高，而HSS的刀刃保持能力比高碳钢工具更好。

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行文至此，让我们再一起重温中学语文中学过的一首辛弃疾的佳作，在这漫漫长夏中，细细品味中国古诗文的无穷魅力。

《永遇乐·京口北固亭怀古》

辛弃疾（宋）

千古江山，英雄无觅孙仲谋处。

舞榭歌台，风流总被雨打风吹去。

斜阳草树，寻常巷陌，人道寄奴曾住。

想当年，金戈铁马，气吞万里如虎。

元嘉草草，封狼居胥，赢得仓皇北顾。

四十三年，望中犹记，烽火扬州路。

可堪回首，佛狸祠下，一片神鸦社鼓。

凭谁问：廉颇老矣，尚能饭否？

能选择做喜欢的事的人，无疑是很幸福的。

盛夏前行，愿C君一路安好。