粉末冶金高速钢

肯铁轴承

1 前言
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。
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
% E7 S0 d) ]6 n, f+ [1 _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。
+ r' L$ S0 ^4 }# G8 @3 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。
切削用量：v=40m/min，ap=3mm，f=0.15mm/r。
! [, @* Z, J' H4 w7 d' U% Q刀具几何参数：go=20°，kr=75°，kr′=l5°，be=1mm。
/ n+ L. ?" i: A1 W' R& |$ R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
/ o4 a5 D' Y* Q# o6 S% K$ ~
图2 GF3Co5Si的磨损对比曲线
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。
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。
: |! ~! a- a) d6 B( P! v刀具几何参数：go=18°，kr=90°。
加硫化切削油。
刀具磨损曲线如图2所示。
由图2可见，GF3拉刀的耐用度高于Co5Si。
. E, Y# X3 B$ e2 Z( k. `4 国内外情况
! P# L2 T# [* k; L2 W20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。。
( q1 s5 _; H$ N3 s: \表1 ERASTEEL集团粉末冶金高速钢ASP2000系列的化学成份(%)
( \. c; M/ W! I8 B牌号
# r9 H7 N9 i- r9 e% G+ R: V# l5 nC
Cr
Mo
W
( X8 t6 H( [2 I( s; a- R1 h$ O! yCo
V
; V2 r$ D  Q" k, L6 DNb
0 a, g6 v4 @; a7 TASP2005
1.50
4.00
2.50
' Z8 t7 o1 f. l* ~0 U2.50
-
7 W# @8 V5 w5 t7 E- Q4.00
) E. I1 D5 b# I2 Q5 J" u-
; @- Z, I) ~6 u( J4 @" `ASP2015
/ [5 M& E: c2 j# }  R% v0 C5 c1.55
% _1 E0 h* x; t/ I4.00
8 J: r5 |4 T# Z( D8 q! H: |6 D-
12.00
9 Y; k( F% T$ h0 b6 _5.00
5.00
-
, L: v: D$ v" B. y1 @ASP2017
5 Z% C2 C# h0 x& l7 c' g4 v1 c0.80
" N7 m+ R3 w  K% S  u% v0 y4.00
( D- Q  H& A  T  e5.00
6.40
-
, Y  x" T7 x# {- Q# S8 e3.10
! _4 s/ W: N" ]-
ASP2023
1.28
9 u1 r! u  [% }7 o: x5 }4.20
9 W( r$ D* d) x; ]/ G+ p5.00
+ `& r, b; A* l; Q' |2 Q6 h+ U" Q/ x6.40
! W. l& o  Q; [2 X' S* k-
3.10
-
ASP2030
1.28
" B7 e1 T: m8 X- Q- u# D4.20
5.00
6.40
8.50
) N4 T$ D% S- u# t& J3.10
4 C. n4 @  |' R3 b# n8 J! V6 R% E-
ASP2052
1.60
$ \. E: C4 `. X- A$ N+ a4.80
2.00
10.50
* @9 E( f$ p3 h6 K' s& i/ o' t& n: k8.00
5.00
7 s: z, Y& C  B7 {6 n: |-
ASP2053
. G2 [! I7 ?7 S( Q: O8 N! j3 T2.45
3 v1 X% A) e. N4.20
3.10
7 E* P) t0 r* _8 n- W8 w4.20
-
$ d# y1 n. _& T1 c4 n, ?7.90
-
! n6 V2 O6 ?7 {% O' [- K6 _" iASP2060
2.30
2 A2 E( u  U7 @. w4.20
9 p- r/ ~% {5 j7.00
6.50
6 R6 y4 A/ T( m5 y10.50
6.50
-
. w0 U9 F8 b* Z  q) W/ r- F$ F3 K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。
4 M: P( B6 M; O  u文章关键词： 粉末冶金高速钢