粉末冶金高速钢的选择与应用

的新型刀具材料及涂层、合理设计刀具结构与几何参数、选择最佳的切削速度是实现切削加工优化的重要保障。在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时,高速钢尤其是粉末冶金高速钢,凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能,在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势,应用相当广泛。

一、高速钢发展及粉末高速钢冶炼工艺特点

以切削刀具为主要用途的高速钢已经历了百年的发展历程。1900年法国巴黎世界博览会上,美国人Taylor和White成功进行的高速切削演示标志着高速钢的应用拉开了序幕。多年来,高速钢刀具一直占据着机械加工领域的主导地位,其发展简史见表1。

表1高速钢发展简史

高速钢传统冶炼制造工艺通常采用大吨位电弧炉冶炼、模铸浇铸成锭。电弧炉冶炼,钢水容量大,成分均匀,可通过炉外精炼、真空脱气等提高钢水质量；但由于钢锭浇铸尺寸较大,钢水冷却缓慢,且高速钢化学成分复杂,合金元素含量高,使其莱氏体组织粗大,碳化物偏析严重。碳化物偏析程度反映了高速钢质量的优劣,严重的偏析降低了高速钢的性能,使钢的锻、轧加工困难,高合金、高性能高速钢的发展受限。

粉末冶金高速钢改变了传统的高速钢浇铸与成锭工艺,采用了雾化制粉及压力加工成形。国际上较先进的粉末高速钢制造基本工艺是将冶炼完、符合化学成分要求的钢水经强力高压氮气雾化,细小液滴瞬间迅速凝固成合金粉末颗粒,其粒度相当于一般铸锭亿万分之一的“超细小钢锭”,形成了极快冷凝固制粉。雾化制粉完成后,合金粉末颗粒经筛分、装包套、摇实、抽真空脱气等工序,再经冷、热等压力加工成锭。粉末冶金高速钢的优点为成分均匀、碳化物无偏析,易实现高合金化；与电炉钢比较,其强韧性大幅度提高,热处理变形小,尺寸稳定性高,可磨削性能好。

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