粉末冶金高速鋼(PMHSS)是高速鋼中的上品,國內多數(shù)工具廠對它只有一個模糊的概念,只知它是一種性能優(yōu)良的高級高速鋼,而不知目前在我國市場上同時存在化學成分相同而質量褒碌、性能不同的第1代冲肖、第2代和21世紀初才開發(fā)的第3代PMHSS。

一宵睦、粉末冶金高速鋼的發(fā)展及近況

上世紀70年代初,PMHSS由瑞典Stora廠(現(xiàn)屬法國Erasteel公司)首先投入工業(yè)化生產,此為第一代PMHSS,其鋼材的非金屬夾雜物含量相當電弧爐后LF鋼包精煉的水平性宏。

1991年瑞典Soederfors廠采用了ESH技術(電渣加熱法),使鋼更為純凈,與第一代PMHSS相比,非金屬夾雜物含量可減少90%,抗彎強度可提高20%,采用ESH技術生產的PMHSS稱為第2代,該公司產品的商標也改為ASP2000系列,如鋼種ASP2030等,而其第1代產品稱為ASP30,二者化學成分相同。

法國Erasteel公司從2002年起對其第2代ESHPMHSS的生產全程進行了研究,并作了數(shù)項改進,自2004年起其產品商標稱為Dvalin,所有生產的及出庫產品均按此新標準,這是該公司的第3代PMHSS状飞。該公司的第2代PMHSS采用ESH技術后,比第一代減少了90%的非金屬夾雜物,而第3代DvalinPMHSS比第2代又減少了90%的非金屬夾雜物。若以每1cm3鋼中50μm尺寸非金屬夾雜物的數(shù)目計,則傳統(tǒng)(第1代)PMHSS為0.6個,第2代為0.03個,而第3代Dvalin為0.002個书斜。

非金屬夾雜物的大量減少,使PMHSS的抗彎強度逐代增加,以從φ100mm鋼材上取樣測定的橫向抗彎強度為例,第3代PMHSSDvalinASP2030的強度比第2代ESHASP2030的相應值提高20%,這使制成的刀具能承受更大的切削應力和更耐沖擊負荷诬辈。

二、工具表面缺陷對工具性能的影響

與其他工具材料如硬質合金相比,ASP鋼的一個顯著優(yōu)點為強度高荐吉。這使工具制造者不僅可制造出鋒利的刀具,而且可讓他們的用戶采用大的進給量及工件材料去除率,在高負荷下使用工具焙糟。PMHSS的高強度源于其獨特的高純凈度與微細顯微組織的結合,使其內部材料缺陷水平極低。

因為PMHSS中內部缺陷的水平較低及尺寸較小,因此使由于工具生產過程(而非鋼的“內在”質量)產生的工具表面缺陷極有可能成為較大的缺陷,這意味著在工具制造過程中引入的表面缺陷會使因整體材料的高質量而期望得到的高強度并不一定總能實現(xiàn)样屠。由于工具表面通常為工具承受最高應力的部分,工具表面的缺陷也便經常成為工具壽命的制約因素穿撮。

工具的表面質量是在工具制造中不同加工步驟形成的結果,如熱處理、磨削痪欲、最后表面制備等悦穿。工具最終的性能強弱決定于工具的表面質量。表面質量是由下列組合獲得:

表面的“幾何性質”:表面粗糙度,存在的表面缺陷(如磨削劃痕)业踢。

與材料整體相比,接近表面部分材料的“組織落怀、機械和化學變遷”,如相轉變、熱影響區(qū)种洛、滲碳百览、脫碳、氧化拔泪、殘余應力笑杯、塑性變形等。

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