粉末冶金高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼之差異[1]

1、頁眉內(nèi)容粉末冶金咼速鋼與傳統(tǒng)咼速鋼之差異前言:有鑒于國內(nèi)對粉末冶金高速鋼之應(yīng)用與認(rèn)知尚未普及，且一般業(yè)界 對粉末冶金高速鋼僅止于“貴”價格高于傳統(tǒng)高速鋼34倍而怯步， 其中貴的內(nèi)容上為何？貴的是否值得？而一旦探究，殊不知材料費用 僅占整個模具費用之“冰山一角”。本文就粉末冶金高速鋼及傳統(tǒng)高 速鋼在材料特性、熱處理、機械加工、實物應(yīng)用方面做比較性之?dāng)⑹?與研討。壹：粉末冶金高速鋼之簡介合金粉末冶金的制成技術(shù)，在冶金技術(shù)較先進國家發(fā)展研發(fā)距今已 逾二十年歷史，在這其間不斷的改良及突破，研發(fā)出高質(zhì)量的粉末冶 金合金 高速鋼（High Speed Steel produced by Power Met

2、allurgy） 簡稱 粉末冶金高速鋼（PM）。貳：粉末冶金高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼制成之不同處一 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)過除氣，除渣的過程（俗稱二次精煉），倒 入坩鍋內(nèi)，再澆鑄入鋼錠，合金鋼錠經(jīng)過熱鍛，再制成所需尺寸的鋼 條。二粉末冶金高速鋼的制成：通常都使用較小的熔爐，經(jīng)過精細的 二次精煉，熔煉出所需要之成份穩(wěn)定的鋼水，此鋼水經(jīng)由細澆孔流出， 用高壓氣體使其吹成霧化，瞬間急速形成極微細近似圓形的鋼粒粉末 冶金，再經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，倒入鋼錠罐內(nèi)，抽成真空，形成完全氣密， 再經(jīng)過HIP （Hot Isostatic Press in g）燒結(jié)均壓

3、處理，粉末 冶金鋼錠成型罐內(nèi)部達到百分之百的結(jié)實（沒有任何氣孔）。完成后，粉末冶金鋼 錠經(jīng)過完全退火，再經(jīng)過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，尤其粉末冶金高速鋼脫碳層較傳統(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最少厚度值，提供 參考：A(mm)F(mm)A(mm)F(mm)A(mm)F(mm)A(mm)F(mm)108 6055.51101031601512017.57065120113170161302780751301301801704036.59084140140190180504610094150150200189注：，上表中 A :表示黑

4、皮料的外徑或厚度尺寸，單位：mm.F :表示去除黑皮后的外徑或厚度尺寸，單位mm.叄.粉末冶金高速鋼較傳統(tǒng)高速鋼之優(yōu)點：一、無方向性。粉末冶金高速鋼經(jīng)由極細的鋼粒加壓燒結(jié)而成，所 以各個點的壓縮強度、沖擊性、抗折力、韌性都相同。沒有俗稱“直 絲”及“橫絲”在同一塊材料中的差異，以及網(wǎng)狀組織和水紋組織的 產(chǎn)生。二、結(jié)晶顆粒細致均勻：粉末冶金高速鋼經(jīng)由極細的鋼粒粉末冶金頁眉內(nèi)容組成，再經(jīng)由HIP燒結(jié)，內(nèi)部組織細致均勻。傳統(tǒng)高速鋼因在制成合 金鋼錠時碳化物太早析出，造成結(jié)晶顆粒粗大化，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 M

5、2） 般熱處理后硬度為HRC 62-66，而同為Mo（鉬） 系粉末冶金高速鋼熱處理后硬度為HRC6368，甚至70HRC 。以25t x 100 x 100為例，熱處理時淬火溫度，粉末冶金高速鋼比傳統(tǒng)高速鋼 低30 C 80 C ,且淬火容許冷卻時間較傳統(tǒng)高速鋼為長，接近空冷也 有優(yōu)異的高硬度值。四、熱處理變形減少：粉末冶金高速鋼由極細小的鋼粒粉末冶金結(jié) 合，熱處理后材料尺寸會較原先尺寸為大一點，且會四面八方同時加 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 地方尺寸會縮小，使原形體變形。五、沒有偏析的現(xiàn)象：傳統(tǒng)高速鋼因在熔煉過程中各元素的分布情 形不是很均勻，所以當(dāng)熱處理時

6、各金屬元素與碳結(jié)合成碳化物時，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。粉末冶金高速鋼則沒有此種情形。所以粉末冶金高速 鋼與傳統(tǒng)高速鋼相同硬度時，粉末冶金高速鋼的被加工性較好，且不 易變形。六、沒有非金屬介在物：因粉末冶金高速鋼的每一顆細鋼粒（粉末 冶金）都經(jīng)過嚴(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，不存在影響加工及質(zhì)量的現(xiàn)象。七、耐磨性：在熱處理淬火溫度相同時，粉末冶金高速鋼的硬度高 于傳統(tǒng)高速鋼，故其耐磨性亦優(yōu)于傳統(tǒng)高速鋼，且顆粒細小均勻，沒 有偏析，耐磨性依使用情形不同可增加

7、50%200% 。八、韌性：當(dāng)傳統(tǒng)高速鋼要達到粉末冶金高速鋼相同硬度時，勢必 提高其淬火溫度，致使內(nèi)部碳化物顆粒結(jié)晶成長粗大化，而降低韌性， 粉末冶金高速鋼結(jié)晶顆粒細致均勻，無方向性故韌性較佳。肆、粉末冶金高速鋼之分類：粉末冶金高速鋼制成與傳統(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。伍、粉末冶金高速鋼之熱處理：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系粉末冶金冶金高速鋼淬火

8、溫度不可高于1200 C （各廠家 的成份不同而有高低）。W系粉末冶金高速鋼淬火溫度不可高于 1240 C。粉末冶金高速鋼熱處理成敗尤重視回火程序。Mo系粉末冶 金高速鋼熱處理時應(yīng)防止Mo元素“脫漏”的現(xiàn)象。頁眉內(nèi)容陸、粉末冶金冶金高速鋼之研磨：一、研磨砂輪的選擇：要選擇切削力較好的砂輪，如CBN砂輪。二、防止研磨過熱：要防止研磨時局部溫度大于回火溫度，最好用 濕磨。三、防止研磨時產(chǎn)生殘留應(yīng)力：每次的力量不可太大，正常進刀量 每次不超過0.03m/m，并保持經(jīng)常性的研磨輪整修，削銳，及研磨屑 的清理，是做好研磨的必要課題。柒、粉末冶金高速鋼之線切割：工件經(jīng)過線切割會產(chǎn)生“放電白層”應(yīng)盡量去除，方可提咼壽命。一、線切割加工后應(yīng)再精修，且精修次數(shù)愈多愈好，尤其是提高較 厚的材料。二、線切割時盡量放慢速度，并降低電流。三、精修后工件必需經(jīng)過拋光，以徹底消除放電白層。捌、粉末冶金高速的應(yīng)用：粉末冶金高速鋼因具有很高的耐磨性，良好的韌性，優(yōu)良的被加工 性，及可研磨至很光滑的