性能优异的粉末冶金高速钢刀具（二）

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　　由于粉末冶金高速钢中碳化物颗粒细小且分布均匀，因此与碳化物含量相同的普通高速钢相比，其强韧性大大提高。凭借这一优势，粉末冶金高速钢刀具非常适合用于切削冲击大和金属切除率高的加工场合(如挠曲切削、断续切削等)。此外，由于粉末冶金高速钢的强韧性不会因金属碳化物含量的增加而削弱，因此钢材生产商可以在钢中添加大量合金元素，以提高刀具材料的性能。以丝锥为例，由于攻丝加工中丝锥切削刃不断与工件接触和分离，切削冲击较大，因此需要用高强韧牌号的耐碎钢制造丝锥，同时，为了提高丝锥的耐磨损性能，要求刀具材料中的碳化物含量较高。原来常用的丝锥材料为普通高速钢牌号M-2，现在则可用粉末冶金高速钢牌号M-4替代。这两种牌号中的中硬碳化物含量大致相同(M-4为8%，M-2为7%)，但粉末冶金高速钢牌号中的高硬碳化物含量却远远高于普通高速钢(M-4为6%，M-2仅为2%)，因此M-4丝锥的耐磨性得到显著增强，加工效率和刀具寿命提高，同时M-4丝锥的强韧性也大大优于M-2丝锥，在攻丝加工中不易碎裂。

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　　粉末冶金高速钢的缺点是价格较贵，约为普通高速钢的2～5倍(不同牌号有所差异)。因此，刀具制造商必须在刀具性能的提高与额外增加的刀具制造成本之间进行权衡。对于小型复杂刀具而言，由于材料费用只占刀具总成本的一小部分，因此采用粉末冶金高速钢十分划算。而对于大尺寸的简单刀具而言，是否选用粉末冶金高速钢则需要仔细斟酌。不过，粉末冶金高速钢易磨性的显著改善通常可使增加的材料费用得到部分(或全部)补偿。

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　　影响钢材易磨性的主要因素是钢中碳化钒的含量水平，由于碳化钒的硬度要高于磨轮中氧化铝磨粒的硬度，因此在磨削钒含量较高的普通高速钢时，磨粒容易钝化，产生磨削热较多，磨轮磨损较快，所需磨削工时也较长。而粉末冶金高速钢中碳化物细小且分布均匀，与普通高速钢相比，对磨轮的损耗较小，可大大缩短磨削工时，节省磨削加工费用。小型复杂刀具通常需要进行大量精密磨削加工，即其磨削/材料成本比率(grinding-to-material-costratio)较高，因此增加的材料费用支出很容易在磨削加工环节全部收回(甚至可有盈余)。而大规格刀具所需磨削加工较少，磨削/材料成本比率较低，因此材料易磨性的改善通常只能部分补偿材料成本的提高。虽然采用粉末冶金高速钢的经济性因不同刀具制造商的生产工艺而异，但一般而言，刀具材料易磨性的改善可使磨削工时缩短约30%。

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　　如今，粉末冶金高速钢刀具已成为整体硬质合金刀具的有力竞争者。虽然整体硬质合金刀具硬度很高，但脆性也很大，因此多用于车削加工，而不太适合切削冲击较大的加工和粗加工。由于粉末冶金高速钢中含有大量硬质碳化物，因此其耐磨性可达到与整体硬质合金相当的水平，而其韧性则优于整体硬质合金，更能胜任要求刀具兼具耐磨性和强韧性的切削加工(如攻丝、立铣加工等)。

　　粉末冶金高速钢制备技术的最新进展进一步提高了其竞争力。电渣加热(electro-slagheating,ESH)精炼工艺的应用对于粉末冶金高速钢具有里程碑式的重大意义。该工艺可以去除钢中几乎所有杂质，进一步提高材料的韧性，显著改善刀具的抗崩刃能力。此外，由于钢中杂质减少，生产商可以进一步增加钢中的合金含量，例如，某种粉末冶金高速钢牌号的碳化钒含量可达到14%，而普通高速钢牌号碳化钒的最大含量仅为约4%。虽然钢中添加了大量合金，但并不会影响其韧性和易磨性。

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　　需要注意的是，有许多粉末冶金高速钢生产商为了降低成本，没有采取提高材料纯度的工艺措施，他们生产的钢材中可能含有许多会引起刀具微崩刃的杂质。但是，仅仅根据生产商提供的产品资料是很难辩别其质量优劣的，用户必须要求生产商说明采取了何种去除杂质的工艺措施，或进一步要求其提供有关钢中杂质大小的详细技术数据。

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　　粉末冶金工艺改变了传统高速钢的材料特性，尤其是采用新开发的提纯技术，使粉末冶金高速钢可以达到极高的合金含量而又能保持其韧性。因此，粉末冶金高速钢刀具的切削性能在几乎所有切削加工领域全面超越了传统高速钢刀具，并在高切除率、高冲击性切削加工中优于整体硬质合金刀具。虽然其价格高于普通高速钢，但可以通过刀具性能的提高、寿命的延长、易磨性的改善而获得补偿。

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