2.2.4 粉末冶金高速钢刀具材料
普通高速钢和高性能高速钢都是用熔炼方法制造的。它们经过冶炼、铸锭和锻轧等工艺制成刀具。熔炼高速钢容易出现的严重问题是碳化物偏析,硬而脆的碳化物在高速钢中分布不均匀,且晶粒粗大(可达几十微米),对高速钢刀具的耐磨性、韧性及切削性能产生不利影响。20世纪70年代发展起来的粉末冶金高速钢(PM HSS),是将高频感应炉熔炼出的金属液,用高压氩气或纯氮气使之雾化,再急冷而得到细小均匀的结晶组织(高速钢粉末),再将所得的粉末在高温、高压下压制成刀坯,或先制成钢坯再经过锻造、轧制等制成刀具形状。与熔炼高速钢相比,粉末冶金高速钢具有以下特点:
1)粉末冶金高速钢完全避免了一般熔炼高速钢所必然产生的碳化物偏析,不论其截面尺寸大小,碳化物级别均可达到1级,碳化物晶粒细小均匀,可达2~3um(一般熔炼高速钢为8~20um),且均匀分布,非常适合于制造大尺寸刀具。
2)粉末冶金高速钢具有良好的力学性能,在轻度变形条件下,粉末冶金高速钢的强度和韧性可比一般高速钢分别提高30%~40%和80%~90%。在化学成分相同的情况下,与熔炼高速钢相比,粉末冶金高速钢的常温硬度能提高1~1.5HRC,热处理后硬度可达67~70HRC,600摄氏度时的高温硬度比熔炼高速钢高2~3HRC,高温硬度提高尤为显著。由于PM HSS碳化物颗粒均匀分布的表面积较大,且不易从切削刃上剥落,故PM HSS刀具的耐磨性比熔炼高速钢刀具提高200A)~30%。
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