粉末冶金高速鋼改變了傳統(tǒng)的高速鋼澆鑄與成錠工藝,采用了霧化制粉及壓力加工成形。國際上較先進的粉末高速鋼(SKH-9高速鋼,6542高速鋼)制造基本工藝是將冶煉完、符合化學成分要求的鋼水經(jīng)強力高壓氮氣霧化,細小液滴瞬間迅速凝固成合金粉末顆粒,其粒度相當于一般鑄錠億萬分之一的“超細小鋼錠”,形成了極快冷凝固制粉。霧化制粉完成后,合金粉末顆粒經(jīng)篩分、裝包套、搖實、抽真空脫氣等工序,再經(jīng)冷、熱等壓力加工成錠。粉末冶金高速鋼的優(yōu)點為成分均勻、碳化物無偏析,易實現(xiàn)高合金化;與電爐鋼比較,其強韌性大幅度進步,熱處理變形小,尺寸穩(wěn)定性高,可磨削性能好。
鋼中V是強的碳化物形成元素,VC細小彌散,進步了鋼的耐磨性,隨著V含量的進步,高速鋼(6542高速鋼)的抗磨粒磨損性能大幅提升;Co是固溶強化*強的合金元素之一,通過固溶基體強化來進步高速鋼的硬度及熱硬性,改善了刀具切削性能,使刀具壽命大為進步。圖1為幾種粉末高速鋼與典型高速鋼的性能特點對比。
通用鋼
鋼號:W18Cr4V(W18)
硬度HRC:62-65
抗彎強度/GPa:3.0-3.4
沖擊韌性/(MJm²):0.18-0.32
600℃時的硬度HRC:48.5
特點:強度較好,可磨性好,可用普通鋼玉砂輪磨削(SKH-9高速鋼),耐熱性中等,熱塑性差
主要用途:通用性強,廣泛用于制造鉆頭、鉸刀、絲錐、銑刀、齒輪刀具及拉刀等。
雖然后續(xù)的熱作制過程,可將鋼錠的鑄造組織加以改變及細化,使不良影響減低,但是卻無法消除原先的鑄造組織,因而對物理及機械性能都有負面的影響。由于人們希望能通過高速鋼成份改善傳統(tǒng)高速鋼的質(zhì)量,特別是希望大直徑高速鋼碳化物顆粒尺寸能夠細小且分布均勻,巨觀的偏析產(chǎn)生,使得橫向及縱向的機械性質(zhì)沒有差別。因而在1965年于美國開始發(fā)展合金粉末制造過程,生產(chǎn)出了組織均勻無方向性的鋼種。發(fā)展至今,粉末冶金制造過程,已正式成為當今制造高性能工具鋼的主要方法。