粉末冶金模具材料之粉末冶金高速钢
粉末冶金模具材料之粉末冶金高速钢
2011年09月13日
粉末冶金高速钢（PMHSS）是高速钢中的上品，国内多数工具厂对它只有一个模糊的概念，只知它是一种性能优良的高级高速钢。硬度65HRC的高速钢，在表面粗糙度为Ra0.5μm时，抗弯强度为5GPa；另一种硬度为70HRC 的高速钢，在表面粗糙度为Ra0.2μm时，也能达到5GPa的抗弯强度。这只能只能在近代PMHSS上实现。在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势，应用相当广泛。
在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势，应用相当广泛。
粉末冶金高速钢的冶炼不同，经过电弧炉或感应熔炼炉熔化的钢液不是直接浇注成钢锭，而是将熔化的钢液通过喷嘴，喷入到高压氮气流中，钢液被迅速雾化冷却成细小的钢粒，其直径一般小于1mm。再将这样制成的钢粉装入钢桶，对钢桶抽真空，使桶中钢粉间的空气抽净成真空状态，然后焊合钢桶，再在高温高压下将钢桶中的钢粉压制成形，形成热等静压烧结制备工艺。由此可生产出致密度几乎为100%的粉末冶金高速钢坯料，然后接下来再锻造、轧制成钢材由于粉末冶金在喷雾制粉过程中，钢液冷却速度十分快，避免
了普通高速钢铸锭过程中的许多缺陷，雾化的钢液中碳化物来不及聚集长大形成团块状，因此碳化物颗粒细小而均匀，一般为1～3μm(最大尺寸不超过
6μm)，这就大大提高了钢的强度和韧性。
高速钢含有大量W、Mo、Cr、V等元素，其与碳形成的合金碳化物提高了钢材性能。由于粉末高速钢冶炼的独特性，合金元素含量更高，尤其是高V、高Co钢的应用较为普遍。高速钢中的W、Mo作用相似，与碳形成的合金碳化物通过溶解及析出强化，使高速钢具有特殊的二次硬化效果，红硬性大大提高；钢中V是强的碳化物形成元素，VC细小弥散，提高了钢的耐磨性，随着V 含量的提高，高速钢的抗磨粒磨损性能大幅提升；Co是固溶强化最强的合金元素之一，通过固溶基体强化来提高高速钢的硬度及热硬性，改善了刀具切削性能，使刀具寿命大为提高。图1为几种粉末高速钢与典型高速钢的性能特点对比。
粉末冶金高速钢性能十分优越,它具有高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性，以及可加工性好的特点，是一种介于硬质合金和高速钢之间的新材料。由于粉末冶金高速钢制造的刀具的切削性能在所有切削加工领域内全面超越了原来的高速钢，其韧性优于整体硬质合金刀具而越来越受到工具行业的青睐。
粉末高速钢由于良好的组织一致性和碳化物的无偏析，弥补了普通冶炼高速钢的严重缺陷，使钢材质量和性能全面提高。粉末冶金高速钢刀具在加工铁基高温合金、钛合金、超高强钢等难加工材料时表现出了良好的切削性能及综合力学性能。由于粉末高速钢冶炼及雾化制粉的特殊性，工艺及设备要求相对复杂，钢材制造成本较高，目前在精密复杂刀具生产中应用较多，还有待进一步推广应用。
粉末冶金高速钢因具有极佳的韧性和机加工性能、良好的红硬性、较高的抗压强度和高的耐磨性，具有高合金含量、高纯度无偏析、细小的碳化物颗粒和各向同性同质的特点，而得到广泛的应用。它被用作加工钛和铝合金等有色金属的刀具，用作加工齿轮铣刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀等刀具,也可用作侧面铣刀、成形铣刀和拉刀,也常用于麻花钻、机用丝锥、铰刀等制造。在锯条行业用作带锯双金属钢带，还用作精密冲切工具和冲头冲模的制造、以及其他模具制造。由于粉末冶金价格较贵(一般是普通高速钢的4～8倍)，所以考虑成本因素，粉末冶金高速钢通常用于制造精密复杂刀具或数控机床用刀具。
粉末冶金高速钢制造的切削刀具性能优于普通高速钢，使用寿命高于普通高速钢(一般2～3倍)，在冲击负荷大的切削场合又可替代硬质合金刀具，因此粉末冶金高速钢在工具行业的应用前景十分看好,越来越受到人们的关注。
我国是高速钢的使用大国，2005年高速钢材产量约3.7万吨，按国际高速钢种的消费结构，我国应使用4500吨PMHSS，但实际上连40吨都不到。可见我国粉末冶金高速钢用材尚处于起步阶段。要改变这种情况，关键在于要转变观念。
粉末高速工具钢 杨秋 （(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000） 摘要:粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品，简称PM HSS。粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。 关键词:综述；粉末高速钢；研究趋势；进展 1 PM HSS钢种开发 2．1第一代PM HSs 上世纪70年代工业化生产的PM Hss由美国Crucible厂和瑞典Stora厂(现属法国Erasteel公司)相继投产，此为第一代的PM粉末高速工具钢HSS。第一代PM HSS生产者使用1-2 t的中间钢包，其钢材夹杂物含量相当电弧炉+U'钢包精炼钢的水平，但是第一代PMHSS的抗弯强度较普通熔炼高速钢提高了约1倍。 2．2第二代PM HSS 继第一代PM HSS之后，各生产厂对设备和生产工艺进行了改进和更新，谓ESH技术就是带有电渣加热和吹Ar设备的中间钢包系统，2个石墨电极浸入碱性电渣内。电流通过钢水表面的活性渣产生热量，可保证3 h内高速钢钢水雾化过程中温度稳定，又可使钢水脱硫、脱氧。同时自钢包底吹Ar搅拌，使中间钢包钢水温度均匀化，又促进钢水净化反应。采用ESH方法生产的PM HSS称为第二代PMHSS，其产品商标也改为ASP2000系列(如ASP 2030，以前第一代称ASP 30)，它比第一代的PM HSS钢材更为纯净，非金属夹杂物含量可减少90％，淬回火后的钢材韧性可提高20％。钢材的质量和性能对化学成分的波动非常敏感，通常要求成分的波动范围愈小愈好。第二代钢较第一代钢达到了更高的技术水平，成分波动范围比第一代缩小近50％。此外，第二代PMHSS ASP 2000系列钢材的纵向与横向抗弯强度相差较小约为22％-32％，而普通熔炼HSS(M2、M42)的相应值达200％以上，并随钢材直径而变化，直径愈大，纵向和横向抗弯强度相差值也愈大。这一点正是大尺寸、高应力刀具使用PM HSS的理由之一。 2.3第三代PM HSS
高速钢种类详解 简介：高速钢又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。 高速钢的热处理工：艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860～880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1220～1250℃，后油冷。工厂均采用盐炉加热。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。 高速钢种类： 有钨系高速钢和钼系高速钢两大类。钨系高速钢有W18Cr4V,钼系高速钢有W6Mo5Cr4V等。规格主要有圆钢和方钢。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。 高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢，热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时，硬度仍无明显下降，用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。 普通高速钢 图一：高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
常用模具材料牌号对照表 类别中国钢号通用钢号钢材特性塑胶模具钢3Cｒ2Mo P２0(美国）618（瑞典）预硬塑胶模具钢 ３Cr2NiMo718（瑞典）P20+Ｎi(美国) 超预硬塑胶模具钢 ４Ｃr13Ｓ136（瑞典)抗腐蚀塑胶模具钢 1CrNi3 ＮAK80（日本)镜面塑胶模具钢 3Cr１７Mo M30０（奥地利）耐腐蚀塑胶模具钢 五金模具钢ＣrWMn ＳＫS3（日本)不变形油钢 Cr１2 Cr12MoＶＳKD１1（日本) D３（美国) 耐磨韧性铬钢 Cr1２Ｍo1V1 Ｄ2(美国) 热作模具钢4Cr5MoSiV1SKD61（日本）通用热作模具钢 H13（美国) 840７(瑞典） 冷作模具钢?CrWMn/ＳKＳ31／1０5Ｗ／Cr6高硬度，中等淬透性，价格低廉。 20７—25５820-840 下料模、冲头、成型模、搓丝板顶出杆及小型塑料压模等。?9Ｍn２V/Ｏ2/DF—2 具有良好冲载能力,热处理变形小。≤229７80-８０0 厚度小于６mm以下得小型冲压模具及切纸机、刀具等。 9CrＷＭn／O１/SKS3／DF—3/100Mｎ/CrW4 淬火变形小，具有良好得刃口保持能力，热处理变形小。197－241 82０—84０薄片冲压模、手饰压花模等。 ９SiCr/X１00Cr／ＭoV51具有高硬度良好得韧性与较好得抗回火稳定性。１97—２４１８６0-88０下料模、冲头、搓丝板、压印模、顶出杆等?Cr5Mｏ１Ｖ/A２／SKＤ12/X Ｗ—１０/210／Cｒ１2空冷淬硬性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性与抗腐蚀能力。≤２55９50-１000拉伸模、压花模、下料模、冲压模、及耐磨塑料模等. Cr12/Ｄ3/SKD1/X1６5Ｃr／ＭoV12高碳铬钢，具有高耐磨性与抗腐蚀能力。217—269 95０－9８0 应用于小动载条件下要求高耐磨形状简单得拉伸模及冲载模。?Ｃr12ＭoV/Ｘ1５5Cr/VMo121具有良好得淬透性，高耐磨性，韧性高。 207—255 1000—１02０下料模、冲头、滚丝轮、剪刀片、冷镦模、陶土模及热固塑料成型模等. Cr12Mo1Ｖ1/D2/ＳKD1１／W－42具有良好得淬透性，高韧性，高耐磨损性,强韧性极佳，并具有良好得抗回火稳定性,热处理变形小. ≤255 １0０0—10２0重型落料模、冷挤压模、深拉伸模、滚丝模、剪刀片、冷镦模、陶土模等。?７Cｒ７Mｏ２V2Si具有高韧性，高耐磨损性，热处理变形小。 2４１—269110０—1150
公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能 <一> GB/T14667.1-93 <二> MPIF-35 编辑版word
烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊 编辑版word
高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢。按重量计，钨和钼占10—20％，铬约占4％，钒占1％以上，它们都是强烈的碳化物形成元素，在熔炼与热处理过程中与碳形成了高硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨性。另外，高速铜采用了接近熔点的淬火温度，得到细晶粒的合金化的马氏体组织，它在低温回火(约560℃)时又使合金碳化物析出，从而进一步提高了硬度与耐磨性。在高速钢中，钼和钨的作用基本相同，1％的钼可代替2％的钨。钼并能减少钢中碳化物的不均匀性，细化碳化物晶粒，提高韧性。 另外，在某些高速钢中，为了提高高温硬度，添加钴、铝、硅、铌等元素；为了提高耐磨性，可适当增加含钒量。但是，随着含钒量的增加，可磨削性变差，因此钒的含量不宜超过3％。表2—1、2—2分别列出了主要高速钢的成分和性能。从表中可见，高速钢在600℃时，仍能保持切削加工所要求的硬度，切削中碳钢时，切削速度可0.5m／s(30m／min)左右。 高速钢的强度、韧性和工艺性能均较好，能进行锻造，磨出的切削刃比较锋利，熔炼质量稳定，使用比较可靠。各种刀具都可用高速钢制造；尤其是形状复杂的刀具和小型刀
具，均大量使用着高速钢。目前，高速钢占刀具材料总使用量的60％以上。 按基本化学成分，高速钢可分为钨系、钨钼系和钼钨系。按切削性能分，则有普通高速钢和高性能高速钢。按制造方法分，则有熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 通高速钢的特点是工艺性好，切削性能可满足一般工程材料的常规加工，常用品种有： 1．W18Cr4V 属钨系高速钢。它的历史悠久，至今尚在普遍使用。其综合机械（力学）性能和可磨削性好，可用以制造包括复杂刀具在内的各类刀具． 2．W6Mo5Cr4V2 属钨铝系高速钢；其碳化物分布的均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但是，可磨性比W18Cr4V略差，切削性能则大致相同。国外由于资源关系，已淘汰所谓传谓传统高速钢W18Cr4V而以W6Mo5Cr4V2代替。这一钢种目前我国主要用于热轧刀具（如麻花钻），也可用于制作大尺寸刀具。 3．W14Cr4VMn-RE
分析粉末冶金高速钢制造工艺 20世纪60年代后期在瑞典开发成功，并于70年代初期进入市场。该工艺可在高速钢中加入较多合金元素而不会损害材料的强韧性或易磨性，从而可制成具有高硬度、高耐磨性、可吸收切削冲击、适合高切除率加工和断续切削加工的刀具。 高速钢刀具材料主要由两种基本成分构成：一种是金属碳化物(碳化钨、碳化钼或碳化钒)，它赋予刀具较好的耐磨性；二是分布在周围的钢基体，它使刀具具有较好的韧性和吸收冲击、防止碎裂的能力。制备普通高速钢时，是将熔化的钢水从钢水包中注入铸模，使其缓慢冷却凝固。此时，金属碳化物从溶液中析出，并形成较大的团块。高速钢中添加的合金含量越多，碳化物团块就越大。达到某一临界点时，可形成尺寸极大的碳化物团块(直径可达40mm)。出现大的碳化物团块的临界点根据钢锭的尺寸以及其它因素而略有不同，但一般是在碳化钒含量达到约4%时发生。通过对钢锭进行锻造、轧制等后续加工，可以粉碎其中一部分碳化物团块，但不可能将其完全消除。虽然增加钢材中金属碳化物颗粒的数量可以改善材料的耐磨性，但随着合金含量的增加，碳化物的尺寸及团块数量也会随之增加，这对于钢材的韧性会产生极其不利的影响，因为大的碳化物团快可能成为产生裂纹的起始点。 粉末冶金高速钢的制备工艺与普通高速钢的制备工艺不同，熔化的钢水不是直接注入铸模，而是通过一个小喷嘴将其吹入氮气流中进行雾
化，喷出的雾状钢水迅速冷却为细小的钢粒(直径小于1mm)。由于钢水溶液中的碳化物在快速冷却过程中来不及沉淀和形成团快，因此获得的钢粒中碳化物颗粒细小且分布均匀。将这些钢粉过筛后置入一个钢桶中，并将钢粉中间的空气抽净形成真空状态，然后在高温、高压下将钢桶中的钢粉压制成型，即可得到致密度为100%的粉末冶金高速钢毛坯。这一制备工艺被称为热等静压(hotisostaticpressing,HIPing)成型。然后可对毛坯进行锻造、轧制等后续加工。 利用热等静压成型工艺制备的粉末冶金高速钢中的碳化物颗粒非常细小，而且不管其合金含量为多少，这些碳化物颗粒都可均匀分布于整个高速钢基体中。
收稿日期:2006-02-20 基金项目:湖南省科技重大项目产业化研究资助(01-96-10)作者简介:陈 洁(1978-),女(汉),湖南长沙人,在读博士,主要从事复合材料的研究。 Fe 在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用 陈 洁,熊 翔,姚萍屏,李世鹏 (中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室,湖南 长沙 410083) 摘 要:研究了Fe 在铜基粉末冶金航空摩擦材料中的摩擦磨损作用及机理。研究表明:Fe 在 铜基摩擦材料中起到了摩擦组分的作用,对材料的机械性能和摩擦磨损性能起到了重要的作用。Fe 能提高铜基摩擦材料的强度、硬度;当Fe 含量超过4%后,随Fe 含量的增加,材料的摩擦系数及稳定性增加;高速摩擦条件下,Fe 能促进摩擦面氧化膜的形成,减小材料的摩擦系数和磨损量。 关键词:粉末冶金摩擦材料;摩擦磨损;摩擦组分;摩擦机理中图分类号:TF12512 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2006)04-0016-05 THE WOR KIN G OF Fe IN COPPER -BASED P/M FRICTION MA TERIAL CHEN Jie ,XIONG Xiang ,YAO Ping -ping ,L I Shi -peng (Stare K ey Laboratoty of Powder Metallurgy ,Central S outh University ,Changsha 410083,China ) Abstract :The working mechanism of Fe in a new type of copper -based P/M friction material was studied 1The results show that Fe works as frictional component in copper -based friction ma 2terials ,influening the mechanical and frictional property of materials 1Fe can increase the strength and hardness of friction material ;when Fe is more than 4%,with the increase of Fe ,the friction coefficient and stability of the material are enhanced 1At the same time ,at high speed friction ,Fe takes part in formation of oxide film on friction surface ,so the wear loss of friction material is de 2creased 1 K ey w ords :P/M friction material ;friction and wear ;friction component ;friction mechanism 铜基粉末冶金摩擦材料由于其良好的导热性、耐磨性而被广泛应用于各种离合器和刹车装置中[1]。粉末冶金摩擦材料是以金属及其合金为基体,添加硬质颗粒摩擦组元和固体润滑组元,用粉末冶金的方法制造而成的金属基颗粒复合材料[2]。因此,可以通过调节和控制复合材料中各组元的含量及存在形式来改善材料的物理机械性能,进而提高材料的摩擦磨损性能,最终得到综合性能优异的粉末冶金摩擦材料。 粉末冶金摩擦材料中大都加有Fe 作为摩擦组元,以提高材料的摩擦系数[3,4],其含量一般在5%～25%的范围内。有资料显示[5],Fe 含量在5%以下时,摩擦系数才有所提高,随后Fe 含量增加,材料的摩擦系数变化不大,且Fe 含量增加,材料磨损量增加,对偶磨损量则减少[6]。本文即针对Fe 在新型铜基粉末冶金摩擦材料中的作用机理进行了系统的分析,明确了Fe 对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响。 第16卷 第4期 2006年8月 粉末冶金工业POWDER METALL URG Y IN DUSTR Y Vol.16No.4Aug.2006
1.粉末冶金：制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料， 经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。 2.二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗粒 3.松装密度：粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量 g/cm3。 4.孔隙率：孔隙体积与粉末体的表观体积之比的百分数称为孔隙度（θ）。 5.中位径：将各种粒级粉末个数或百分数逐一相加累积并做图，可以得到累积分布曲线， 分布曲线对应５０％处称为中位径 弹性后效：在压制过程中，粉末由于受力而发生弹性变形和塑性变形，压坯内存在着很大的内应力，当外力停止作用后，压坯便出现膨胀现象 6.合批：将成分相同而粒度不同的粉末进行混合，称为合批 7.烧结机构：研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。 8.热压：热压又称为加压烧结，是把粉末装在模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常 烧结温度或更低一些的温度，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。 9.活化烧结：是指采用化学或物理的措施，使烧结温度降低、烧结过程加快，或使烧结 体的密度和其它性能得到提高的方法。 10.单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。 11.振实密度：粉末装于振动容器，规定条件下，经振动敲打后测得的粉末密度。 12.粒度：以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径，简称粒径或粒度。 13.混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。分为机械法和化学法。 14.搭桥：粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成 拱桥孔洞的现象。 15.快速冷凝技术的特点：（1）急冷可大幅度地减小合金成分的偏析；（2）急冷可增加合 金的固溶能力；（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；（4）某些有害相可能由于急冷而受到抑制甚至消除；（5）由于晶粒细化达微晶程度，在适当应变速度下可能出现超塑性等。 16.粉末颗粒的聚集形式：聚合体、团粒、絮凝体；区别：通过聚集方式得到的二次颗 粒被称为聚合体或聚集颗粒；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华力粘接而成的，其结合强度不大，用研磨。擦碎等方法在液体介质中容易分散成更小的团粒或二次颗粒或单颗粒；絮凝体则是在粉磨悬浊液中，由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒。 17.减少因摩擦出现的压力损失的措施：1）添加润滑剂、2）提高模具光洁度和硬度、3） 改进成形方式，如采用双面压制等。 18.粉末冶金技术的优点：1. 能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性能的材料：① 能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油轴承等)；②能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材料（钨-铜假合金型的电触头材料、金属和非金属组成的摩擦材料等）；③能生产各种复合材料。 2.粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法相比，性能优越：①高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好（粉末高速钢可避免成分的偏析）；②生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（钨、钼、铌等难熔金属）。缺点：1、粉末成本高；2、制品的大小和形状受到一定限制；3、烧结零件的韧性较差。 19.粉末料预处理的方式及作用：1、退火：还原氧化物，消除杂质，提高纯度；消除加工 硬化，稳定粉末的晶体结构；钝化金属，防止自燃。2、混合：使不同成分的粉末混合均匀，便于压制成形和后续处理。3、筛分：筛分的目的在于把颗粒大小不匀的原始粉
粉末冶金模具材料之粉末冶金高速钢 粉末冶金模具材料之粉末冶金高速钢 2011年09月13日 粉末冶金高速钢（PMHSS）是高速钢中的上品，国内多数工具厂对它只有一个模糊的概念，只知它是一种性能优良的高级高速钢。硬度65HRC的高速钢，在表面粗糙度为Ra0.5μm时，抗弯强度为5GPa；另一种硬度为70HRC 的高速钢，在表面粗糙度为Ra0.2μm时，也能达到5GPa的抗弯强度。这只能只能在近代PMHSS上实现。在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势，应用相当广泛。 在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势，应用相当广泛。 粉末冶金高速钢的冶炼不同，经过电弧炉或感应熔炼炉熔化的钢液不是直接浇注成钢锭，而是将熔化的钢液通过喷嘴，喷入到高压氮气流中，钢液被迅速雾化冷却成细小的钢粒，其直径一般小于1mm。再将这样制成的钢粉装入钢桶，对钢桶抽真空，使桶中钢粉间的空气抽净成真空状态，然后焊合钢桶，再在高温高压下将钢桶中的钢粉压制成形，形成热等静压烧结制备工艺。由此可生产出致密度几乎为100%的粉末冶金高速钢坯料，然后接下来再锻造、轧制成钢材由于粉末冶金在喷雾制粉过程中，钢液冷却速度十分快，避免
了普通高速钢铸锭过程中的许多缺陷，雾化的钢液中碳化物来不及聚集长大形成团块状，因此碳化物颗粒细小而均匀，一般为1～3μm(最大尺寸不超过 6μm)，这就大大提高了钢的强度和韧性。 高速钢含有大量W、Mo、Cr、V等元素，其与碳形成的合金碳化物提高了钢材性能。由于粉末高速钢冶炼的独特性，合金元素含量更高，尤其是高V、高Co钢的应用较为普遍。高速钢中的W、Mo作用相似，与碳形成的合金碳化物通过溶解及析出强化，使高速钢具有特殊的二次硬化效果，红硬性大大提高；钢中V是强的碳化物形成元素，VC细小弥散，提高了钢的耐磨性，随着V 含量的提高，高速钢的抗磨粒磨损性能大幅提升；Co是固溶强化最强的合金元素之一，通过固溶基体强化来提高高速钢的硬度及热硬性，改善了刀具切削性能，使刀具寿命大为提高。图1为几种粉末高速钢与典型高速钢的性能特点对比。 粉末冶金高速钢性能十分优越,它具有高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性，以及可加工性好的特点，是一种介于硬质合金和高速钢之间的新材料。由于粉末冶金高速钢制造的刀具的切削性能在所有切削加工领域内全面超越了原来的高速钢，其韧性优于整体硬质合金刀具而越来越受到工具行业的青睐。 粉末高速钢由于良好的组织一致性和碳化物的无偏析，弥补了普通冶炼高速钢的严重缺陷，使钢材质量和性能全面提高。粉末冶金高速钢刀具在加工铁基高温合金、钛合金、超高强钢等难加工材料时表现出了良好的切削性能及综合力学性能。由于粉末高速钢冶炼及雾化制粉的特殊性，工艺及设备要求相对复杂，钢材制造成本较高，目前在精密复杂刀具生产中应用较多，还有待进一步推广应用。
第五章非铁金属材料与粉末冶金材料 非铁金属材料是指除钢铁材料以外的其它金属及合金的总称（俗称有色金属）。 非铁金属材料种类繁多，应用较广的是Al、Cu、Ti及其合金以及滑动轴承合金。 §5-1 铝及铝合金 一、工业纯铝（阅读，回答问题） 1．铝合金为什么不能进行热处理强化？可通过什么手段提高其强度？ 2．为什么纯铝在大气中有良好的耐蚀性？ 3．纯铝有哪些优点和缺点？主要应用？ 二、铝合金 铝合金是向铝中加人适量的Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，进行固溶强化和第二相强化而得到的。合金化可提高纯铝的强度并保持纯铝的特性。一些铝合金还可经冷变形强化或热处理，进一步提高强度。 1．铝合金的分类 二元铝合金一般形成固态下局部互溶的共晶相图，如图5-１所示。 根据铝合金的成分和工艺特点可把铝合 金分为变形铝合金和铸造铝合金。 （1）变形铝合金由图5-１可知，凡成 分在D'点以左的合金（加热时能形成单相固 溶体组织，具有良好的塑性，适于压力加工）， 均称变形铝合金。 变形铝合金又可分为两类： ·不能热处理强化的铝合金成分在Ｆ点 以左的合金； ·能热处理强化的铝合金成分在Ｆ点与 D'点之间的铝合金。 （2）铸造铝合金成分在D'点以右 图5-1 二元铝合金相图 的铝合金，具有共晶组织，塑性较差，但熔点 低，流动性好，适于铸造，故称铸造铝合金。上述分类并不是绝对的。 2、铝合金的时效强化 （1）概念
1）固溶处理将铝合金加热到α单相区某一温度，经保温，使第二相溶入α中，形成均匀的单相α固溶体，随后迅速水冷，使第二相来不及从α固溶体中析出，在室温下得到过饱和的α固溶体，这种处理方法称为固溶热处理或固溶（俗称淬火）。 2）固溶处理的性能特点①硬度、强度无明显升高，而塑性、韧性得到改善；②组织不稳定，有向稳定组织状态过渡的倾向。 3）时效强化固溶处理后的铝合金，随时间延长或温度升高而发生硬化的现象，称为时效（即时效强化）。 4）合金时效强化的前提条件合金在高温能形成均匀的固溶体，同时在冷却中，固溶体溶解度随之下降，并能析出强化相粒子。 5）合金时效各阶段的性能特点①孕育期即在自然时效初始阶段，铝合金的强度不高，塑性好，此时可进行各种冷变形加工（如铆接、弯曲等）。②超过孕育期后，强度、硬度迅速增高。如图5-2所示。 （2）时效规律铝合金时效强化效果与加热温度有关，如图5-3所示： ①时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小。 ②时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短；温度过高或时间过长，合金反而变软，这种现象称为“过时效”。 ③低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性，抑制时效的进行。（生产中有实用意义） （3）回归处理 将已时效强化的铝合金重新加热，经短时保温后在水中急冷，使合金恢复到固溶后的状态的处理方法。（之后还可时效） 一切能时效强化的合金都有回归现象。 （4）退火的目的 铸造铝合金—是消除应力及成分偏析，稳定组织。 变形铝合金—是消除变形加工中出现的加工硬化现象，改善其加工工艺性。 3．变形铝合金 （1）变形铝合金的分类、代号与牌号 变形铝合金根据其性能特点和用途可分为防锈铝合金（LF）、硬铝合金（LY）、超硬铝合金（LC）及锻铝合金（LD），其代号后的数字为顺序号。如LF5、LY12、LC4、LD5等。 牌号（见P143）
毕业论文（设计）开题报告书 选题题目粉末冶金法制备铝基复合材料 学生姓名 导师姓名职称 入学年月年月 所属院（系）环境与材料工程学院 专业材料科学工与程 研究方向材料检测 选题报告时间：年月日 毕业论文（设计）开题报告书 一、文献查阅报告： [] 武涛，柴东朗，宋余九．粉末冶金制备颗粒增强铝基复合材料地压力加工工艺研究[]．工艺技术，，：—[]王庆平，陆向阳．粉末冶金法制备粉煤灰／铝基复合材料地研究[]．材料热处理，，() [] 新型粉末冶金工艺制备基合金.徐磊，崔玉友，杨锐(中国科学院金属研究所，辽宁沈阳 [] 王双喜，刘雪敬，孙家森.铝基复合材料地制备工艺. 热加工工艺， [] 张大童，李元元，龙雁.铝基复合材料研究进展[]].轻合金加工技术，(). [] 粉末冶金金属基复合材料地研究现状及发展趋势邓陈虹，葛启录，范爱琴（粉末冶金工业，第卷第一期） [] 粉末冶金法制备纳米碳管／铝复合材料地力学性能姜金龙’，赵少俊，杨华，李维学(．兰州理工大学理学院应用物理系，甘肃兰州 [] 新型粉末冶金工艺制备基合金.徐磊，崔玉友，杨锐(中国科学院金属研究所，辽宁沈阳 [] 张发云，闫洪，周天瑞，等.金属基复合材料制备工艺地研究进展【】.锻压技术，，（）： [] 尚俊玲.粉末冶金制备铝及其复合材料地组织与性能.轻合金加工（） []卜金纬．黄根良．粉末冶金高铝锌基合金地制备与性能[】．铸 造技术，，()： [] 邓陈虹，葛启录.粉末冶金金属基复合材料地研究现状及发展趋势.粉末冶金工业() [] 赵鸽，李鹏飞，冀国俊.粉末冶金法制备陶瓷颗粒增强铜基复合材料地研究* [] 钟涛生，邹伟，付求涯，等.用粉末冶金法制备复合材料研究，热处理，（） [] 丁义超，王一三，王静，等．粉末冶金合成铁基复合材料地耐磨性研究[]．热加工工艺，，()： [] ．，，．，， [] . [] ，．．．[]．，， [] ，，，．—，—[]．，， [] ，．．．[]．，， 开题报告 课程题目：粉末冶金法制备铝基复合材料 课题来源：由于指导老师对金属材料研究颇深，经老师仔细研究发掘、认真推敲后，根据现实情况给出地课题组. 课题研究地目地、意义 金属基复合材料（）是以金属或合金为集体，以颗粒、晶须或纤维为增强体复合而成地材料，通过合理地设计可实现良好地复合效应，使基体与增强体相互取长补短，发挥各自地性能及工艺优势.与传统地金属材料相比，具有更高地比强度、比模量，耐热性能好，热膨胀系数低，尺寸稳定性高；与陶瓷材料相比，地塑性、韧性、二次加工成型性要优越地多. 粉末冶金法（）是最早开发用于制备颗粒增强地工艺，随着粉末冶金技术地进一步完善，此方法金属
公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能<一>G B/T14667.1-9 3
-35 240 390 260 1.0 25070 7.0 F-0008-50HT -65HT -75HT -85HT 380 450<0.5S 480 22HRC 60HRC 6.3 450520 <0.5 55028 60 6.6 520 590 <0.5 620 32 60 6.9 590 660 <0.5 690 35 60 7.1 烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲ 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目 的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0% ⊙铁-铜合金和铜钢粉末冶金材料性能(MPIF-35) 材料编号最小强度(A)(E) 拉伸性能 横向 断裂 压缩 屈服 强度 (0.1%) 硬度 密度屈服极限极限强度 屈服强度 (0.2%) 伸长率 (25.4mm ) 宏观 (表 现) 微观 (换算 的) MPa MPa MPa % MPa MPa 络氏g/cm3 FC-0200-15 -18 -21 -24 100 170 140 1.0 310 120 11HR B N/A 6.0 120 190 160 1.5 350140 18 6.3 140 210 180 1.5 390 160 26 6.6 170 230 200 2.0 430 180 36 6.9 FC-0205-30 -35 -40 -45 210 240 240 <1.0 410 340 37HR B N/A 6.0 240 280 280 <1.0 520 370 48 6.3 280 340 310 <1.0 660 390 60 6.7
模具常用钢材一览表 钢材类型 钢厂编号 出厂状态及硬度 钢材特性 供应商 比较标准 塑料模具钢 LKM638 预硬至HB 270 - 300 加工性能良好 LKM AISI P20 塑料模具钢 LKM738 预硬至HB 290 - 330 优质预硬，硬度均匀易切削加工 LKM AISI P20 Ni / DIN1.2738 塑料模具钢 LKM738H 预硬至HB 330 - 370 优质预硬，硬度均匀易切削加工 LKM AISI P20 Ni / DIN1.2738 塑料模具钢 LKM2311 预硬至HB 280 - 325 预加硬塑料模具钢 LKM AISI P20 / DIN1.2311
塑料模具钢 LKM2312 预硬至HB 280 - 325 极易切削，适宜大批量快速加工LKM AISI P20 S / DIN 1.2312 塑料模具钢 舞阳718 预硬至HB 290 - 340 预加硬塑胶模具钢 中国舞阳 AISI P20 Ni/DIN 1.2738 塑料模具钢 宝钢P20 预硬至HB 270 - 300 预加硬塑胶模具钢 中国宝钢 AISI P20 塑料模具钢 德国2738 预硬至HB 290 - 330 预加硬塑胶模具钢 德国 AISI P20 Ni 塑料模具钢 LKM2711 预硬至HB 335 - 380 高硬度及高韧性 LKM AISI P20，特级版/DIN1.2711 塑料模具钢 IMPAX 718H
预硬至HB 330 - 380 预加硬纯洁均匀，含镍约1.0% 瑞典ASSAB AISI P20，改良型 塑料模具钢 NAK80 预硬至HB 370 - 400 高硬度，镜面效果特佳，放电加工良好，焊接性能极佳 日本大同 AISI P21，(改良型) VAR 耐腐蚀塑料模具钢 LKM2083 退火至HB 215 - 240(需淬火) 可加硬至约HRC52，防酸及拋光性能良好 LKM AISI 420 / DIN 1.2083 耐腐蚀塑料模具钢 LKM2083H 预硬至HB 280 - 310 预加硬，防酸及拋光性能良好 LKM AISI 420 / DIN 1.2083 耐腐蚀镜面模具钢 STAVAX S136 退火至约HB 215(需淬火) 高纯度，高镜面度，拋光性能好，抗锈防酸能力极佳，热处理变形少瑞典ASSAB AISI 420，ESR 耐腐蚀镜面模具钢 STAVAX S136H 预硬至HB 290 - 330 高纯度，高镜面度，拋光性能好，抗锈防酸能力极佳，热处理变形少瑞典ASSAB
本技术提供了一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于，包括铜基粉末和改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维经过氧化铝包覆改性的玄武岩纤维，所述粉末冶金材料还包括金属氧化物或金属活性元素。通过玄武岩纤维表面的改性实现了改变玄武岩纤维和金属基体界面反应体系改善界面结合情况，改善了复合材料的脆性，提高铜基材料的力学性能。 权利要求书 1.一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于，包括铜基粉末和改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维经过氧化铝包覆改性的玄武岩纤维。 2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述粉末冶金材料还包括金属氧化物或金属活性元素。 3.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述金属氧化物为氧化铜。 4.根据权利要求3所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述金属活性元素为Ti。 5.如权利要求1-4所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 玄武岩纤维除杂：将玄武岩纤维进行热处理，然后置于去离子水中搅拌分散至玄武岩纤维呈单丝分散，烘干备用； 玄武岩纤维的包覆改性：将步骤（1）处理后玄武岩纤维溶与DMF中，加入异丙醇铝，搅拌静置老化，过滤干燥后进行热处理，得到氧化铝包覆改性的玄武岩纤维；
铜基粉末冶金材料：将步骤（2）制备的氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上氧化铜或钛，再经过采用冷压烧结工艺制备玄武岩纤维增强铜基复合材料。 6.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上氧化铜的制备工艺为将氧化铝包覆改性的玄武岩纤维加入至含有氧化铜的分散液中，超声振荡，过滤后烘干烧结。 7.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上Ti的制备工艺为将碘、钛粉和氧化铝包覆改性的玄武岩纤维，置于反应容器中，抽真空并通入 Ar气，以5℃/min的升温速率升温至1150℃，然后保温60min，之后随炉冷至室温。 8.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中冷压烧结的压制压力为400-500MPa，保压时间为3-4min，真空烧结温度为800-1000℃，保温时间为3-4h。 技术说明书 一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料及其制备方法 技术领域 本技术涉及粉末冶金材料，具体涉及一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料及其制备方法。 背景技术
粉末冶金在刀具上的应用 性能优异的粉末冶金高速钢刀具 随着汽车、航天、航空、军工、信息技术产业及机械制造业的迅速发展，现代的机械加工越来越追求“高精度、高效率、高可靠性和专业化”目标，这就需要工具行业提供高切削性能的刀具，为此开发用于制造 刀具的优质材料更显得十分重要。 粉末冶金高速钢于20世纪60年代后期开始研制生产，并在70年代投入应用。粉末冶金高速钢特殊 而先进的冶炼方法是高速钢冶炼的一种创新，它造就了性能介于硬质合金和普通高速钢之间的新钢种，使机械制造加工业的刀具用材有了新的突破。作为一种性能优异的新钢种，粉末冶金高速钢正逐渐被人们认识和接受，在机械加工业中发挥越来越大的作用。 1. 粉末冶金高速钢的冶炼特性 与普通高速钢的冶炼相比，粉末冶金高速钢的冶炼更具有其特殊性和先进性。普通高速钢通过电弧炉或感应熔炼炉熔炼后，直接将钢液浇注成钢锭，然后再通过锻造、轧制加工成钢材，但由于钢液浇注冷凝成钢锭时，凝固速度十分缓慢，从钢液中析岀大量的金属碳化物，形成鱼骨状的莱氏体和团块状的粗大共晶碳化物，并产生碳化物偏析，直接影响到钢的各种力学性能，特别是钢的韧性。 而粉末冶金高速钢的冶炼则不同，经过电弧炉或感应熔炼炉熔化的钢液不是直接浇注成钢锭，而是将熔化的钢液通过喷嘴，喷入到高压氮气流中，钢液被迅速雾化冷却成细小的钢粒，其直径一般小于1 mm。再将这样制成的钢粉装入钢桶，对钢桶抽真空，使桶中钢粉间的空气抽净成真空状态，然后焊合钢桶，再在高温高压下将钢桶中的钢粉压制成形，形成热等静压烧结制备工艺。由此可生产岀致密度几乎为100 % 的粉末冶金高速钢坯料，然后接下来再锻造、轧制成钢材由于粉末冶金在喷雾制粉过程中，钢液冷却速度十分快，避免了普通高速钢铸锭过程中的许多缺陷，雾化的钢液中碳化物来不及聚集长大形成团块状，因此碳化物颗粒细小而均匀，一般为1?3卩m （最大尺寸不超过6卩m），这就大大提高了钢的强度和韧性。 2. 粉末冶金高速钢的性能和特点 粉末冶金高速钢性能十分优越，它具有高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性，以及可加工性好的特点，是 一种介于硬质合金和高速钢之间的新材料。由于粉末冶金高速钢制造的刀具的切削性能在所有切削加工领域内全面超越了原来的高速钢，其韧性优于整体硬质合金刀具而越来越受到工具行业的青睐。 3. 粉末冶金高速钢的应用 粉末冶金高速钢因具有极佳的韧性和机加工性能、良好的红硬性、较高的抗压强度和高的耐磨性，具有高合金含量、高纯度无偏析、细小的碳化物颗粒和各向同性同质的特点，而得到广泛的应用。它被用作加工钛和铝合金等有色金属的刀具，用作加工齿轮铣刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀等刀具，也可用作侧面铣刀、成形铣刀和拉刀，也常用于麻花钻、机用丝锥、铰刀等制造。在锯条行业用作带锯双金属钢带，还用作精密冲切工具和冲头冲模的制造、以及其他模具制造。由于粉末冶金价格较贵（一般是普通高速钢的 4?8倍），所以考虑成本因素，粉末冶金高速钢通常用于制造精密复杂刀具或数控机床用刀具。 粉末冶金高速钢制造的切削刀具性能优于普通高速钢，使用寿命高于普通高速钢（一般2?3倍）， 在冲击负荷大的切削场合又可替代硬质合金刀具，因此粉末冶金高速钢刀具在工具行业的应用前景十分看好，越来越受到人们的关注。 亘］自20世纪70年代以来，高速钢刀具的市场份额逐渐被硬质合金刀具所蚕食。但近年来，随着粉末冶金高速钢（P/M HSS ）刀具切削性能的提高，高速钢刀具的市场占有率又有所回升。与普通高速钢刀具相比，粉末冶金高速钢刀具硬度更高、韧性更好、更耐磨损，因此在某些应用领域（如高冲击性、大切除量的 加工场合），粉末冶金高速钢刀具有逐渐取代脆性较大、在切削冲击下易发生碎裂的整体硬质合金刀具的趋势。
粉末冶金高速钢的选择与应用 粉末冶金高速钢的选择与应用 作者：哈尔滨第一工具有限公司宋学全 切削技术的发展依靠刀具技术和高 速机床技术的进步，刀具与机床的正确选用常起着决定性作用。采用耐热性更好的新型刀具材料及涂层、公道设计刀具结构与几何参数、选择最佳的切削速度是实现切削加工优化的重要保障。在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显上风，应用相当广泛。 1 高速钢发展及粉末高速钢冶炼工艺特点 以切削刀具为主要用途的高速钢已经历了百年的发展历程。1900 年法国巴黎世界展览会上，美国人Taylor和White成功进行的高速切削演示标志着高速钢的应用拉开了序幕。多年来，高速钢刀具一直占据着机械加工领域的主导地位，其发展简史见表1。 表1 高速钢发展简史
冶炼，钢水容量大，成分均匀，可通过炉外精炼、真空脱气等进步钢水质量；但由于钢锭浇铸尺寸较大，钢水冷却缓慢，且高速钢化学成分复杂，合金元素含量高，使其莱氏体组织粗大，碳化物偏析严重。碳化物偏析程度反映了高速钢质量的优劣，严重的偏析降低了高速钢的性能，使钢的锻、轧加工困难，高合金、高性能高速钢的发展受限。 粉末冶金高速钢改变了传统的高速钢浇铸与成锭工艺，采用了雾化制粉及压力加工成形。国际上较先进的粉末高速钢制造基本工艺是将冶炼完、符合化学成分要求的钢水经强力高压氮气雾化，细小液滴瞬间迅速凝固成合金粉末颗粒，其粒度相当于一般铸锭亿万分之一的“超细小钢锭”，形成了极快冷凝固制粉。雾化制粉完成后，合金粉末颗粒经筛分、装包套、摇实、抽真空脱气等工序，再经冷、热等压力加工成锭。粉末冶金高速钢的优点为成分均匀、碳化物无偏析，易实现高合金化；与电炉钢比较，其强韧性大幅度进步，热处理变形小，尺寸稳定性高，可磨削性能好。 2 粉末冶金高速钢主要牌号及成分 传统冶炼生产的高速钢牌号均可运用粉末冶金方法生产，而高钒、高钴等高合金高性能高速钢却是粉末冶金高速钢所独占的牌号(如ASP2060、ASP2080等)。表2为粉末冶金高速钢主要牌号及成分范围。 表2 粉末冶金高速钢主要牌号及成分(wt%)