1 前言普通高速鋼和高性能高速鋼都是用熔煉方法制造的,它們經(jīng)過冶煉、鑄錠和鍛軋等工藝制成刀具,熔煉高速鋼容易出現(xiàn)的嚴重問題是碳化物偏析。硬而脆的碳化物在高速鋼中分布不均勻,且晶粒粗大(可達幾十個微米),對高速鋼刀具的耐磨性、韌性及切削性能產(chǎn)生不利影響。
粉末冶金高速鋼的制造過程是:將高頻感應爐熔煉出的鋼液,用高壓氣體(氬氣或氮氣)噴射使之霧化,再急冷而得到細小均勻的結(jié)晶組織(粉末)。上述過程亦可用高壓水水噴霧化形成粉末。再將所得的粉末在高溫(約1100℃)、高壓(約100MPa)下壓制成刀坯,或先制成鋼坯再經(jīng)過鍛造、軋制成刀具形狀。
2 粉末冶金高速鋼的優(yōu)點粉末冶金高速鋼沒有碳化物偏析的缺陷,不論刀具截面尺寸有多大,其碳化物分布均為1級, 碳化物晶粒尺寸在2~3μm以下。因此,粉末冶金高速鋼的抗彎強度與韌性得以提高,一般比熔煉高速鋼高出20~50%。它適用于制造承受沖擊載荷的刀具,如銑刀、插齒刀、刨刀以及小截面、薄刃刀具。在化學成分相同的情況下,與熔煉高速鋼相比,粉末冶金高速鋼的常溫硬度能提高1~1.5HRC,高溫硬度(550℃~600℃)提高尤為顯著,故粉末冶金高速鋼刀具的耐用度較高。由于碳化物細小均勻,粉末冶金高速鋼的可磨削性能較好,含釩5%時其可磨削性能相當于含釩2%的熔煉高速鋼,故粉冶高速鋼中允許適當提高釩含量,且便于制造刃型復雜的刀具。 粉冶高速鋼的熱處理變形亦較小。
3 粉末冶金高速鋼的切削試驗作者用粉末冶金高速鋼GF3制成車刀,在相同的切削條件下與普通高速鋼W18Cr4V及熔煉高性能高速鋼Co5Si,V3N進行切削對比。
切削用量:v=40m/min,a
p=3mm,f=0.15mm/r。
刀具幾何參數(shù):g
o=20°,k
r=75°,k
r′=l5°,b
e=1mm。
刀具磨損曲線如圖1所示。
由圖1可以看出,粉末冶金高速鋼GF3的耐磨性不僅高出普通高速鋼W18Cr4V甚多,且高于熔煉高性能高速鋼Co5Si與V3N。
作者又用GF3制成拉制膛線的拉刀,在相同切削條件下,與Co5Si拉刀進行切削對比。工件材料為高強度鋼38CrNi3MoVA,HRC36。
切削用量:v=12m/min,a
p==6.2mm,f=0.025mm/雙行程。
刀具幾何參數(shù):g
o=18°,k
r=90°。
加硫化切削油。
刀具磨損曲線如圖2所示。
由圖2可見,GF3拉刀的耐用度高于Co5Si。