粉末高速鋼在刀具制造領(lǐng)域的應(yīng)用
金屬表面處理，
光亮處理
雖然從市場(chǎng)的全局而言，和整體硬質(zhì)合金刀具相比，高速鋼刀具的份額在下降，但在某些應(yīng)用場(chǎng)合中，刀具韌性仍至關(guān)重要。所以高速鋼刀具仍不失為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。
高速鋼刀具至今仍在加工業(yè)占有一席之地，主要?dú)w功于其制造工藝上的一項(xiàng)巨大進(jìn)步：粉末冶金高速鋼誕生。這個(gè)方法在1970年開始引入特殊鋼工業(yè)后，迅速促進(jìn)了高速鋼性能的提高。在保持原有耐磨性的情況下，使其硬度接近硬質(zhì)合金的水平。
粉末冶金高速鋼的主要工藝過(guò)程是：把已加入合金元素的預(yù)煉高速鋼，用感應(yīng)爐熔化，然后用氣體噴霧制粒。這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像從瓶里噴香水。但和噴香水不同之處是，鋼水噴出后迅速固化成均勻的顆粒。然后把顆粒裝入一個(gè)大型的可壓縮圓桶，進(jìn)行熱等靜壓，形成致密毛坯，然后進(jìn)行鍛造或軋制。
這種方法的最大特點(diǎn)是多種合金元素能在鋼材內(nèi)得到均勻分布，從而解決了原來(lái)鑄錠法煉鋼的一個(gè)固有難題：合金元素在鋼內(nèi)的偏析。偏析造成產(chǎn)品的不一致性，會(huì)影響材料的使用性能。
此外，粉末冶金方法可以使鋼中的合金元素含量大大增加，這在傳統(tǒng)的鑄錠煉鋼工藝是做不到的。
Carpenten粉末制品公司的技術(shù)服務(wù)經(jīng)理BudCarnes指出，該公司生產(chǎn)的一種名為Micro-Melt Maxanet的粉末高速鋼，含鎢13%，鈷10%，釩6%，鉻4.75%，含碳量達(dá)2.15%。若不采用粉末冶金法，不可能達(dá)到如此高的合金含量。他說(shuō)："也許我們用如此高合金含量的鋼鑄出了鋼錠，也許這個(gè)鋼錠在冷卻和凝固時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生裂紋。但是最終內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻的問(wèn)題是無(wú)法避免的，鋼錠將形成大塊碳化物偏析。"
Crucible材料公司的技術(shù)副總裁Jelly Wright同意這種觀點(diǎn)，即傳統(tǒng)的鑄錠工藝限制了合金元素的含量。他說(shuō)："粉末高速鋼工藝的不同之處在于，噴霧制粒時(shí)迅速凝固，形成了特別細(xì)的碳化物，直徑最大3μm，平均1μm。而鑄錠工藝中形成的碳化物直徑達(dá)到40μm。
高速鋼典型的合金元素有：碳、鉻、鉬、鎢、釩和鈷。鎢、鉬、鈷的作用是改善材料的"紅硬性"，使之能承受刀具和工件摩擦產(chǎn)生的熱量。按照美國(guó)金屬協(xié)會(huì)的"材料手冊(cè)"釩形成的碳化物最硬，從而提高了高溫耐磨性。
Griggr Steel公司副總裁兼總經(jīng)理Mark Mullen指出，該公司粉末高速鋼開發(fā)中心，在合金元素大量加入高速鋼的工藝方面，正在取得一系列具體進(jìn)展。他說(shuō)："隨著制作方法的不斷改進(jìn)，煉鋼人員現(xiàn)在已能煉出含量越來(lái)越高的合金材料。而通過(guò)這些不同的合金成分，就可針對(duì)用途獲得不同的特性。"
Carpenter公司的新型高合金高速鋼Micro-Melt Maxanet，在測(cè)試溫度為1000°F(538℃)時(shí)，其紅硬性為63.0HRC。
熱處理參數(shù)為：奧氏體轉(zhuǎn)變溫度為2250°F(1232℃)，
回火溫度為1025°F(552℃)。與之對(duì)比的T-15常規(guī)高速鋼，在類似條件下的紅硬性為580HRC。
為了展示Maxamet的耐磨性能，該公司做了一輪Maxamet和M-4常規(guī)高速鋼的對(duì)比試驗(yàn)：在被試材料和旋轉(zhuǎn)的橡膠輪之間，注入一股流砂。經(jīng)過(guò)一段規(guī)定時(shí)間后，Maxanet被磨耗體積為9mm3，而M-4為12mm3。Cricible公司近來(lái)引入一種粉末高速鋼新牌號(hào)Rex121，其中合金含量為：鎢10%，釩9.5%，鈷9.0%，鉬5.0%，鉻4.0%，碳3.4%。該公司報(bào)告稱，Rex121的耐磨損性能，比老牌號(hào)的粉末高速鋼(如RexT15 Rex76和10-V)要高出50～100%。此外，Crucible公司稱，Rex121的紅硬性高于Rex76，即使在1200°F(650℃)高溫回火后，室溫硬度仍可達(dá)60HRC。據(jù)報(bào)導(dǎo)，Rex121替代常規(guī)含鈷高速鋼時(shí)，切削速度可提高25～50%。
粉末高速鋼可以通過(guò)改變其合金成分來(lái)優(yōu)化材料的內(nèi)在韌性，或者使高速鋼承受應(yīng)力和磨損的適應(yīng)范圍大大超過(guò)硬質(zhì)合金?？磥?lái)含碳量最低的工作性能較好，和硬質(zhì)合金相比，高速鋼材料抗彎強(qiáng)度的可變范圍較大。按照"國(guó)際高速鋼研究論壇"提供的數(shù)據(jù)，粉末高速鋼抗彎(抗拉)強(qiáng)度的變化范圍約從2500Mpa到6000Mpa，而硬質(zhì)合金的強(qiáng)度偏低，且變化范圍約1250Mpa到2250Mpa。
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