簡(jiǎn)述粉末冶金高速鋼和傳統(tǒng)高速鋼的差異及勢(shì)
合金粉末的制成技術(shù),在冶金技術(shù)較國(guó)家發(fā)展研發(fā)距今已逾二十年歷史,在這其間不斷的改及突破,研發(fā)出高質(zhì)量的粉末合金高速鋼 (High Speed Steel produced by Power Metallurgy) 簡(jiǎn)稱粉末高速鋼。
粉末高速鋼銑刀 丨 粉末高速鋼鉆頭
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粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼制成的差異
一.傳統(tǒng)高速鋼的制成
大都使用較大型的電弧熔煉鋼材及添加所需或不足的合金原料,經(jīng)過(guò)除氣,除渣的過(guò)程(俗稱二次煉),倒入坩鍋內(nèi),再澆鑄入鋼錠,合金鋼錠經(jīng)過(guò)熱鍛,再制成所需尺寸的鋼條。
二.粉末高速鋼的制成
通常都使用較小的熔爐,經(jīng)過(guò)細(xì)的二次煉,熔煉出所需要之成份穩(wěn)定的鋼水,此鋼水經(jīng)由細(xì)澆孔流出,用高壓氣使體使其吹成霧化,瞬間急速形成極微細(xì)近似圓形的鋼粒粉末,再經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選,倒置內(nèi)鋼錠成罐內(nèi),抽真空,形成完全氣密,再經(jīng)過(guò)HIP (Hot Isostatic Pressing)燒結(jié)均壓處理,粉末鋼錠成型罐內(nèi)部達(dá)到百分之百的結(jié)實(shí)(沒(méi)有任何氣孔)。
完成后,粉末鋼錠經(jīng)過(guò)完全退火,再經(jīng)過(guò)熱鍛制成所尺寸的黑皮鋼條,因表層有一層脫碳層,必須完全去除,尤其粉末高速脫碳層較傳統(tǒng)鋼料為厚,必須完全去除,以下表例為必須去除黑皮脫碳層的少厚度值。
粉末高速鋼較傳統(tǒng)高速鋼的點(diǎn)
一、無(wú)方向性。
粉末高速鋼經(jīng)由極細(xì)的鋼粒加壓燒結(jié)而成,所以各個(gè)點(diǎn)的壓縮強(qiáng)度、沖擊性、抗折力、韌性都相同。沒(méi)有俗稱「直絲」及「橫絲」在同一塊材料中的差異,以及網(wǎng)狀組統(tǒng)和水紋組織的產(chǎn)生,如上圖標(biāo)。
二、結(jié)晶顆粒細(xì)致均勻
粉末高速鋼經(jīng)由極細(xì)的鋼粒粉末組成,再經(jīng)由HIP燒結(jié),內(nèi)部組織細(xì)致均勻。傳統(tǒng)高速鋼因在制成合金鋼錠時(shí)碳化物太早析出,造成結(jié)晶顆粒組大化,和大小不均勻的現(xiàn)象。
三、熱處理能提高硬度
以同系種的高速鋼為例:
傳統(tǒng)高速鋼 (JIS SKH-51 : AISI M2)一般熱處理后硬度為HRC 62-64,而同為Mo(鈤)系粉末高速鋼熱處理后硬度為HRC63~66,以25t x 100 x 100為例,熱處理時(shí)淬火溫度(沃斯田鐵化溫度)粉末高速鋼比傳統(tǒng)高速鋼低30℃~80℃,且淬火容許冷卻時(shí)間較傳統(tǒng)高速鋼為長(zhǎng),接近空冷也有異的高硬度值。
四、熱處理變形減少
粉末高速鋼由極細(xì)小的鋼粒粉末結(jié)合,熱處理后材料尺寸會(huì)較原先尺寸為大一點(diǎn),且會(huì)四面八方同時(shí)加大,而傳統(tǒng)高速鋼因有方向性熱處理后的尺寸加大不一致,甚至有些地方尺寸會(huì)縮小,使原形體變形。
五、沒(méi)有偏析的現(xiàn)象
傳統(tǒng)高速鋼因在熔煉過(guò)程中各元素的分布情形不是很均勻,所以當(dāng)熱處理時(shí)各金屬元素與碳結(jié)合成碳化物時(shí),分布的位置不平衡而產(chǎn)生偏析現(xiàn)象,在加工或使用上壽命不一,質(zhì)量及壽命較難掌握。粉末高速鋼則沒(méi)有此種情形。
所以粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼相同硬度時(shí),粉末高速鋼的被加工性較好,且不易變形。
六、沒(méi)有非金屬介在物
因粉末高速鋼的每一顆細(xì)鋼粒(粉末)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選,內(nèi)含的雜質(zhì)及非金屬物趨近于零,成型后成份很穩(wěn)定。尤其現(xiàn)今使用線切割的普遍化,每塊材料的非金屬介在物,不應(yīng)存在影響工時(shí)及質(zhì)量。
七、耐磨性
在熱處理淬火溫度相同時(shí),粉末高速鋼的硬度高于傳統(tǒng)高速鋼,故其耐磨性亦于傳統(tǒng)高速鋼,且顆粒細(xì)小均勻,沒(méi)有偏析,耐磨性依使用情形不同可增加50%~200%。
八、韌性
當(dāng)傳統(tǒng)高速鋼要達(dá)到粉末高速鋼相同硬度時(shí),勢(shì)必提高其淬火溫度,致使內(nèi)部碳化物顆粒結(jié)晶成長(zhǎng)粗大化,而降低韌性,粉末高速鋼結(jié)晶顆粒細(xì)致均勻,無(wú)方向性故韌性較佳。
景氣不景氣的,都要用心做好刀具
粉末高速鋼的分類
粉末高速鋼制成與傳統(tǒng)高速鋼不同處在于制造程序上之差異,及加添些不足的金屬元素,亦可依需求熔煉制出各種成份元素的鋼料。
大體上與傳統(tǒng)高速鋼一樣分為Mo(鉬)系及W(鎢)系兩大型系。
Mo系的材料韌性較佳
W系的材料耐磨性較好,高溫硬度較高,耐沖擊較強(qiáng)。
粉末高速鋼的熱處理
任何一種鋼材的使用好壞,絕大部份取決于熱處理的選擇及條件。
大致上Mo系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1200℃ (各廠家的成份不同而有高低)。
W系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1240℃。粉末高速鋼熱處理成敗尤重視回火程序。Mo系粉末高速鋼熱處理時(shí)應(yīng)防止Mo元素「脫漏」的現(xiàn)象。
粉末高速鋼的研磨
一、研磨砂輪的選擇:要選擇切削力較好的砂輪,如CBN砂輪。
二、防止研磨過(guò)熱:要防止研磨時(shí)局部溫度大于回火溫度,好用濕磨。
三、防止研磨時(shí)產(chǎn)生殘留應(yīng)力:每次的力量不可太大,正常進(jìn)刀量每次不過(guò)0.03m/m,并保持經(jīng)常性的研磨輪整修,削銳,及研磨屑清理,是做好研磨的必要課題。
粉末高速鋼的線切割
工件經(jīng)過(guò)線切割會(huì)產(chǎn)生「放電白層」應(yīng)盡量去除,方可提高壽命。
一、線切割加工后應(yīng)再修,且修次數(shù)愈多愈好,尤其是提高較厚的材料。
二 、線切割時(shí)盡量放慢速度,并降低電流。
三、修后工件必需經(jīng)過(guò)拋光,以徹底消除放電白層。
粉末高速鋼的應(yīng)用
粉末高速鋼因具有很高的耐磨耗性,好的韌性很的被加工件,及可研磨至很光滑的表面,等等…。
一、取代傳統(tǒng)高速鋼用于各種成型刀具。
二、廣泛的使用于密連續(xù)沖模,深抽模及析彎模。
三、用于需要耐磨的機(jī)件(比碳化鎢合金易于加工)。
四、用于表面需要如鏡面易于脫料及耐較高溫的材料。
五、用于尺寸需穩(wěn)定,長(zhǎng)期間使用尺寸不可有變化的半導(dǎo)體模具及二極發(fā)光體等
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