粉末冶金高速钢

肯铁轴承

1 前言
. k5 w$ Z1 H. I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(可达几十个微米)，对高速钢刀具的耐磨性、韧性及切削性能产生不利影响。
3 `  P6 b6 W  j: s粉末冶金高速钢的制造过程是：将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压气体(氩气或氮气)喷射使之雾化，再急冷而得到细小均匀的结晶组织(粉末)。上述过程亦可用高压水水喷雾化形成粉末。再将所得的粉末在高温(约1100℃)、高压(约100MPa)下压制成刀坯，或先制成钢坯再经过锻造、轧制成刀具形状。
2 粉末冶金高速钢的优点
粉末冶金高速钢没有碳化物偏析的缺陷，不论刀具截面尺寸有多大，其碳化物分布均为1级，碳化物晶粒尺寸在2～3μm以下。因此，粉末冶金高速钢的抗弯强度与韧性得以提高，一般比熔炼高速钢高出20～50％。它适用于制造承受冲击载荷的刀具，如铣刀、插齿刀、刨刀以及小截面、薄刃刀具。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，高温硬度(550℃～600℃)提高尤为显著，故粉末冶金高速钢刀具的耐用度较高。由于碳化物细小均匀，粉末冶金高速钢的可磨削性能较好，含钒5％时其可磨削性能相当于含钒2％的熔炼高速钢，故粉冶高速钢中允许适当提高钒含量，且便于制造刃型复杂的刀具。粉冶高速钢的热处理变形亦较小。
4 c# ^/ b3 X. F+ `) `3 T3 粉末冶金高速钢的切削试验
作者用粉末冶金高速钢GF3制成车刀，在相同的切削条件下与普通高速钢W18Cr4V及熔炼高性能高速钢Co5Si，V3N进行切削对比。
+ ]8 A+ a: S! R6 _% S% U切削用量：v=40m/min，ap=3mm，f=0.15mm/r。
6 K4 t" J+ Z2 W* v刀具几何参数：go=20°，kr=75°，kr′=l5°，be=1mm。
! _0 U, ]5 _0 @刀具磨损曲线如图1所示。

图1 粉末冶金高速钢GF3与其它高速钢的磨损对比曲线
% m% u6 P3 ?, \; l
6 \5 n8 B. C2 s. E9 L- {图2 GF3Co5Si的磨损对比曲线
/ }3 i7 A% o" v  t5 o1 i; Y由图1可以看出，粉末冶金高速钢GF3的耐磨性不仅高出普通高速钢W18Cr4V甚多，且高于熔炼高性能高速钢Co5Si与V3N。
9 [- S" t* p7 L# @3 `3 o作者又用GF3制成拉制膛线的拉刀，在相同切削条件下，与Co5Si拉刀进行切削对比。工件材料为高强度钢38CrNi3MoVA，HRC36。
切削用量：v=12m/min，ap==6.2mm,f=0.025mm/双行程。
刀具几何参数：go=18°，kr=90°。
( G# p" O% n* _8 U加硫化切削油。
1 A0 N( l& q8 p# ?! {刀具磨损曲线如图2所示。
. A- n8 a" v% X  n由图2可见，GF3拉刀的耐用度高于Co5Si。
4 国内外情况
20世纪70年代初，国外已有粉末冶金高速钢刀具商品。20余年来发展较快，在高速钢刀具材料中已占有一定份额。以ERASTEEL，国际工业集团(瑞典与法国为主)为例，它的各种高速钢产品的总和在世界高速钢市场中占有30％的份额。它的高速钢产品中，熔炼高速钢有20个牌号，粉末冶金高速钢有8个牌号。后者称为ASP2000系列，其钢号与化学成分见表1。。
* e* F5 E/ W) h% f8 t+ L1 l2 Y表1 ERASTEEL集团粉末冶金高速钢ASP2000系列的化学成份(%)
牌号
C
' R" e) `1 D) MCr
Mo
9 F# W- k& q! EW
Co
V
Nb
( s0 X+ [- x2 d! T1 w, G7 d6 KASP2005
1.50
; Y0 I# f4 t0 P6 j, ?4.00
2.50
9 M0 u1 ~6 L% `% D  V+ G3 `2 a2.50
" z4 n, U4 Q: s6 a$ k+ E-
4.00
-
" g0 k2 d; I% d- Q. O. _ASP2015
1.55
5 z6 C, N% D5 L0 f1 L4.00
4 Q) T9 Z' |* Q+ J; R-
8 R& H, u3 _& O8 D" E/ z; ~0 d3 e12.00
5.00
; R/ c; ]& D: e8 l5.00
6 f$ g7 U9 p6 y4 z* A-
9 n! G( T  H3 F1 \; O# xASP2017
0.80
6 ~' n; ?6 h3 ?9 ~& I0 p# S: z4.00
5.00
6.40
1 e" f8 Z* w2 p7 g8 f6 E7 a-
3.10
+ d# n/ e' E. k/ {7 Q" y0 k-
& C" A1 \3 f. L% L! g$ u; sASP2023
1.28
4.20
& h+ t8 Q- J6 t( u7 ?; O7 ^5.00
6.40
-
3.10
/ o2 u. k" k1 y-
9 R/ l4 m$ x  U: {/ dASP2030
1.28
: x  ?" m/ o: s/ q6 _, j4.20
. p7 @+ N. n+ _1 q% ]5.00
8 W8 k* P# m) e  J; e* U- n( C8 a6.40
8.50
3.10
-
5 N4 L/ t9 M* U" ^1 s2 ZASP2052
1.60
# E0 p# y6 M. _2 E; b8 g/ b4.80
( O3 f% j! K4 C5 s9 ~7 I2.00
10.50
8.00
5.00
-
ASP2053
7 O) O7 I3 j) {1 X* r& n2 q* Q+ R2.45
4.20
8 A) l; f1 u) ^8 }3 |2 [3.10
4.20
-
7.90
-
* [# L8 L) p* \( [6 T5 }ASP2060
4 J. C0 w  e  F+ b2.30
4.20
, p& G" }/ [3 }0 s7.00
6.50
10.50
6 u6 E8 `/ W$ g  ?( X1 s# Z% H6.50
$ v" j" K8 f3 }8 X( x+ d; y' f/ b-
2 y* [+ N! s/ u1 j, @% ?* d: y/ y我国自20世纪70年代中期以来，亦对粉末冶金高速钢进行了研制。如冶金工业部钢铁研究总院有粉末冶金高速钢FW12Cr4V5(牌号为FT15)和FWl0Mo5Cr4V2Co12(FR71)，北京工具研究所有水雾化的W18Cr4V(GF1)、W6Mo5Cr4V2(GF2)、W10.5Mo5Cr4V3Co9(GF3)。上海材料研究所有粉末冶金高速钢W18Cr4V(PT1)和W12Mo3Cr4V3N(PVN)，机械性能和切削性能俱佳，在加工高强度钢、高温合金，钛合金和其他难加工材料中，发挥了优越性。但是，近年来．我国因市场、效益等因素的困扰，粉末冶金高速钢的研制和生产，一度陷于停顿。随着经济形势的改变，相信粉末冶金高速钢在国内将大有发展前景。
3 h) T8 {. |. D; W0 j文章关键词： 粉末冶金高速钢