金刚石工具用胎体粉末的研究(PPT-34)

金刚石工具中用常见的粉料及特点金刚石工具的原材料，除金刚石之外，其它主要为粉末，这些粉末可以是金属、非金属，也可以是合金、化合物。

金刚石工具采用的粉末，不仅仅对化学成分有一定的要求，而且对粉末颗粒的大小、形状、松装比重、压制性、烧结性等也有不同的要求,这取决于金刚石工具的用途、品种、生产工艺等因素。

1常见的金属粉料及特点（A）铜粉：电解法制取，颗粒形态为树枝状，玫瑰红色，氧化后颜色发暗，严重时变成黑色粉末。

作为结合剂材料，铜粉的主要优点有：电解铜粉成型性好，广泛用于冷压成型后烧结；纯铜对碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、WC；铜可与Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能优异的合金，价格远低于钴粉。

（B）铁粉：有还原铁粉、电解铁粉和羰基铁粉，顾名思义还原铁粉用还原法制取，电解铁粉电解法制取，羰基铁粉通过热离解羰基化合物制取。

作为结合剂材料，铁粉的优点有：价格低，与金刚石有好的润湿性；与骨架材料（WC）的相容性很好；一定温度烧结时铁对金刚石的轻度刻蚀并不损失金刚石的强度，反而会提高金刚石在胎体中的把持力。

刻蚀作用实质是金刚石中的碳原子溶入铁中并向其中扩散的过程，金刚石未发生结构及强度变化。

（C）钴粉：不规则海绵状，还原法制取，作为粘结剂，其综合性能最好。

是一种优异的粘结剂材料，国外发达国家用的较多，其主要优点有：优良的成型性和可烧结性；可使胎体的抗弯强度提高；和金刚石的粘结力大，润湿性好；胎体的韧性好、自锐性好。

由于价格昂贵，国内以铁代钴的研究很多，选择合适的粉末、合理的烧结工艺可获得钴基粘结剂相似的性能。

钴的缺点是：价格昂贵；松装密度太小，易造成投料困难。

另外使压制磨具设计宽度和高度变大，手装料热压模具高度加大，从而使模具成本提高。

（D）镍粉：不规则树枝状，电解法制取。

优点：适于制作重载荷下作用的工具，具有出色的强韧性；可以减少铁铜基胎体的烧结损失（铜镍无限互溶）；镍与铁、钴搭配可以得到另人满意的综合性能，如小的变形和适度耐磨性。

胎体中含有铜锰阻尼合金成分的金刚石钻头研制及钻进试验刘宝昌;韩哲;李思奇;赵新哲;李闯;曹鑫【摘要】孕镶金刚石钻头在钻进过程中,经常会遇到有害的振动问题,这种振动极大地影响钻进的稳定性.阻尼合金能耗散振动能,可达到减振的目的.本实验用铜锰粉末代替63 #配方中的663青铜粉,来制作金刚石钻头的胎体试样.对胎体试样进行力学性能测试及断口形貌分析,结果表明:相较于63 #配方试样,质量分数40％铜锰粉末的胎体试样组织均匀,结构致密,硬度提升14.7％;孕镶金刚石钻头磨耗比提高13.2％,抗弯强度降低22.4％.钻进试验结果表明:在钻进均质花岗岩岩样时,质量分数40％的铜锰配方钻头与63 #配方孕镶金刚石钻头钻进性能相近,钻进振动加速度幅度减小约4.3％,钻头阻尼性能提高,钻进过程更加平稳.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】6页(P30-35)【关键词】孕镶金刚石钻头;胎体材料;阻尼合金;力学性能【作者】刘宝昌;韩哲;李思奇;赵新哲;李闯;曹鑫【作者单位】吉林大学建设工程学院,长春130026;超硬材料国家重点实验室,长春130012;国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室,长春130026;吉林大学建设工程学院,长春130026;国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室,长春130026;吉林大学建设工程学院,长春130026;国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室,长春130026;吉林大学建设工程学院,长春130026;国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室,长春130026;吉林大学建设工程学院,长春130026;国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室,长春130026;吉林大学建设工程学院,长春130026;国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室,长春130026【正文语种】中文【中图分类】TG74;TQ164孕镶金刚石钻头是地质勘探钻进最常用的钻探工具[1]。

铸铁粉末对铁基结合剂金刚石工具性能的影响
左宏森;任瑛;翟焕焕
【期刊名称】《超硬材料工程》
【年(卷),期】2018(30)5
【摘要】利用热压法,通过改变铸铁粉末含量及不同的热压参数,分析了铸铁粉末的存在对金刚石工具力学性能的影响,并对铸铁成分对金刚石表面的侵蚀进行了观察.实验发现:在实验工艺条件下,铸铁粉末含量提高时,对结合剂的硬度影响较小,而抗折强度会下降.但通过提高温度可以明显提高结合剂的强度.经对金刚石节块试验和金刚石表面观察,铸铁粉末的加入可以降低铁对金刚石表面的侵蚀,提高结合剂对金刚石的结合力.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】左宏森;任瑛;翟焕焕
【作者单位】河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001【正文语种】中文
【中图分类】TQ164
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5.烧结工艺对铁基结合剂金刚石节块力学性能的影响 [J], 肖长江;赵延军;尚秋元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

金刚石工具预合金代钴粉末的研究及应用钴粉末在工业上有着广泛的应用，它的最常见的用途之一是制造金刚石工具，金刚石工具具有非常高的耐磨性，可以有效降低金属加工和机械加工过程中的损耗。

因此，研究钴粉末在金刚石工具制造中的应用是非常重要的。

本文重点讨论了钴粉末在金刚石工具制造中的应用，并从微结构和抗磨性两方面分析了钴粉末与金刚石工具之间的关系。

本文还介绍了利用预合金技术调整钴粉末的组成，实现其更优化的微结构及性能，从而提高金刚石工具的质量。

最后，本文还提出了未来研究方向和潜在应用领域。

研究表明，通过金属预合金技术，可以有效调整钴粉末的成份特性，实现其结构的优化。

此外，由于预合金粉末的稳定性，可以有效防止钴粉末在金刚石材料中的氧化作用而影响抗磨性。

同时，预合金粉末的颗粒尺寸较小，可以形成紧密的结构，改善金刚石工具的力学性能和耐磨性。

因此，金刚石工具中使用预合金钴粉末可以提高其抗磨性，延长工具的使用寿命。

总之，研究表明，钴粉末在金刚石工具制造中具有重要的作用。

通过预合金技术实现钴粉末的优化，可以改善金刚石工具的力学性能和耐磨性，提高其使用寿命和实用性。

未来研究的重点将是利用预合金技术改进钴粉末的性能，为金刚石工具制造提供更佳的基础。

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金刚石胎体粉末（预合金粉）的性能
恒信胎体粉末：金刚石行业超硬材料用加强合金粉
【产品特点】：恒信HOP加强合金粉是我公司与业内专家共同研发的一种专门用于强化金刚石工具胎体的合金粉末，适宜生产金刚石超硬材料制品，其作用在于增强烧结体抗弯强度、烧结体洛氏硬度和自锐性，产品既可作为胎体添加剂，还可以对其它元素进行改性，达到良好的使用效果。

在业内被誉为：“胎体配方的秘密武器”。

【物理特性】：
粉末型状：不规则
粒度：300-1500目
松装密度：2.0~2.2g/cm3
理论密度：6.37-7.25g/cm3
氧含量：0.2~0.6%
主要元素：Fe、Co、Ni、P、稀土等
【检测设备】：激光粒度分析仪，元素分析仪器
【产品性能】：HJ加强合金粉添加到胎体后，可使金刚石工具胎体合金化程度提高，烧结体组织性均匀，对金刚石的把持力提高，烧结均热保温时间短，低熔点金属流失较小，组织致密性、自锐性好。

即能延长金刚石工具的耐磨性，又能提高工具锋利度，达到提高金刚石工具综合性能的目的。

【产品用途】：适用于各种金刚石制品、预合金粉末厂、预混粉末厂、粉末冶金厂、磨具磨料厂、砂轮制品、磨削材料厂、耐材焊条、陶瓷制品等
【使用方法】：建议添加量为胎体配方质量百分比的6-15%，最高一般不超过15%
建德市恒信铜材有限公司。

粉末制粒工艺在金刚石工具制造中的应用研究A STUDY ON TECHNOLOGY OF GRANULATION INMANUFACTURING OF DIAMOND TOOLS孟凡爱1刘英凯1王建强2（1．河北省金刚石工具工程技术研究中心石家庄050035）（2．石家庄铁道学院石家庄050043）Meng Fanai1 Liu Yingkai1 Wang Jianqiang2(1．Diamond Tools Engineering and Technology Research Center of Hebei Province,Shijiazhuang 050035,China) (2．Shijiazhuang Railway Institute,Shijiazhuang 050043,China)摘要:本文根据GA180型制粒机的特点，探讨了制粒工艺参数之间以及不同金属粉末松裝密度与粘结剂加入量之间的关系，并对常用的三种粘结剂进行了优选。

结果表明：当混料时间为10分钟，输送带速2m/min，转盘转速120rpm，刮料杆转速13rpm时，制粒机所制得的颗粒效果最好；相同的工艺条件下，粘结剂GB600的加入量最少，而制粒合格率高达97.9%，颗粒强度表征值比率达到91%；不同金属粉末的松裝密度与粘结剂的最佳加入量呈近似线性关系，且当其斜率约为1.22时，效果最佳。

关键词：制粒；颗粒强度；工艺优化；松裝密度；粘结剂加入量Abstract：Based on the characteristics of GA180 granulator, studied in this paper are the relations between the addition of binders and the apparent density of metal powders. Meanwhile, the optimizing tests are conducted on three kinds of binder. The results show that when the mixing time is 10min, the speed of the conveyor belt is 2m/min, the velocity of rotor plate is 120rpm and the velocity of passing vane is 13rpm, the effect of granulating is the best. Under the same technological conditions,the addition amount of GB600 is the least, but the rate of granulates up to standards reaches 97.9%, the rate of characterizing value for particle strength reaches 91%. The relationship between the addition amounts of the binders and apparent density of different metal powders is linear, and when the slope is 1.22, the granulating effect is the best.Keywords：granulation; the strength of particles, process optimization; apparent density; addition amount of binders0 前言近年，我国金刚石工具行业取得了长足的发展，粉末制粒工艺已经被普遍的应用于工业生产之中[1,2]。

金刚石工具预合金代钴粉末的研究及应用金刚石工具是目前使用最为广泛的硬质合金刀具，其硬度、耐磨性和耐腐蚀性能表现优异，被广泛应用于石油、化工、机械制造等领域。

而金刚石工具的制造过程中则需要使用到预合金代钴粉末。

预合金代钴粉末是一种新型的金属材料，其主要成分是钴、铬、钼等金属元素与其他元素的合金化合物。

它具有高硬度、高韧性、高耐磨性、高耐腐蚀性等优良性能，成为金刚石工具制造的重要原材料。

在金刚石工具制造中，预合金代钴粉末通常被用作粘结剂。

将粉末与金刚石颗粒混合后，通过高温高压的加工技术，制成金刚石工具。

这种加工方式不仅可以提高金刚石颗粒的密实度和硬度，还可以保证粘结剂与金刚石颗粒之间的均匀性和稳定性。

同时，预合金代钴粉末在制造过程中，还可以起到一定的增强和调节金刚石颗粒性能的作用。

除了在金刚石工具制造中的应用外，预合金代钴粉末还被广泛应用于汽车、机械、航空航天、电子等领域。

比如，它可以作为高温合金、耐腐蚀合金、铸造合金等材料的主要成分，具有重要的工程应用价值。

总之，预合金代钴粉末在金刚石工具制造中的应用，为工具的高品质、高性能、高效率提供了坚实的保障。

未来，预合金代钴粉末的研究和应用将会更加广泛和深入，推动更多领域的技术创新和发展。

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注：如用户对化学成分、粒度组成和松装密度另有要求，由供需双方商定。

注：如用户对化学成分、粒度组成和松装密度另有要求，由供需双方商定。

◆中文名称：羰基铁粉简称CIP◆英文名称：Carbonyl Iron Powder◆CAS编码：7439-89-6, UN 3089◆分子式：Fe◆分子量：55.845羰基铁粉最早由德国人发明，二战时德国的工厂被美国征收，从此美国也开始生产羰基铁粉。

目前德国BASF公司拥有世界上最大，最先进的羰基铁粉生产线。

羰基铁粉是通过CO与铁在高温高压下反应，生成5羰基铁油状物，经低压分离后得到产品。

经退火防氧化处理即可出货。

当温度为200℃，200bar的条件下羰基合成反应式如下Fe+5CO Fe(CO)5羰基铁在300℃，1bar的条件下分解为Fe和COFe(CO)5 Fe+5CO在分解过程中，因为Fe 有催化CO与CO2 反应的作用，通常采用通NH3 作为保护气体来抑制该反应。

这样一来羰基铁粉中就不可避免的会有N元素的存在。

从旋风收集器中收集到的产品一般铁含量约在97%左右，其中C和N的含量均小于1%。

由于有Fe2O3，Fe3N 等杂质的存在，同时，铁粉表明也会对CO和NH3气体有一定的吸附，这些因素造成铁粉硬度比较大，通常被称之为硬粉。

将铁粉用H2气体还原1小时，铁含量将提高到99.0%左右，同时其他元素的含量也将明显降低。

这种还原过的羰基铁粉，硬度稍低，也被称之为软粉。

羰基铁粉活性很大，正常情况放置一段时间后，因为熵的增加，会发生自动团聚。

发生团聚的铁粉颗粒度增加，颗粒粘粘，对于注射成型应用有比较大的影响。

目前市场上质量最好的羰基铁粉为德国BASF公司生产。

羰基铁粉对工艺的要求非常高，5羰基铁分解时温度变化3度，气体流量增加5%就能明显改变羰基铁粉粒度及碳含量。

外观：深灰色粉末。

◆基本用途：1.传统粉末冶金及注射成型：传统粉末冶金中的高比重合金，需要采用活性较大的铁粉作为烧结中的液相，形成较为连续的粘结相，抑制脆性相的产生，从而获得高致密度或全致密的高性能产品。

关于金刚石工具制造的研究报告：1. 单元素金属粉混合配方的缺陷2. 预合金粉的优势3. 被加工材料分类及意义4. 佛刚预合金粉所适用的工具5. 工具的使用条件对选择预合金粉的影响6. 生产工艺对选择预合金粉的影响7. 金刚石对选择预合金粉的影响1. 单元素金属粉混合配方胎体的缺陷1.1 通常单元素金属粉的沌度高(≥99%),活性较大,易氧化,易吸潮,保质期较短1.2 当金属粉混入其它杂质元素时,因混入的种类、数量的不同,而引起性质的变化非常不确定,这是金刚是工具性能不稳定的原因之一1.3 大多数常用金属粉对金刚石表面在980℃以下均难于亲合,而大多数金刚石工具的烧结温度均低于980℃1.4 纯铁粉对金刚石表面的碳化作用在750℃就开始了,这种碳化的表面十分不利于胎体对金刚石的包锒,也会降低金刚石的强度1.5 Co 、Ni 中易混入铁粉，而铜粉中易混入廉价的Fe2O3, 锡粉中易混入铁粉,这些混入的成份往往难于及时发现,等到发现工具性能突变时,造成的损失已无法挽回了1.6 单元素粉烧结温度较高, 而较高的温度对金刚石强度的损失也较大1.7 成分太多：常规配方中通常不少于5种成份,各成份的交互作用比较复杂,当某一种成份产生变化时,工具的性能就会产生较大的变化,这种情形十分难于控制,这又是金刚石工具性能不稳定的一大原因.单一元素的合金粉的生产过程复杂,影响质量稳定的因素较多,其成品的性能难于稳定,如纯度从98%提高到99.9%,对大多数金属粉来说,大多数性能的差别会达到一个数量级以上，并且生产成本急剧上升.A. 胎体配方设计必须考虑其烧成品的以下性能指标：强度、硬度、耐磨性、韧性.B. 工具配方设计时还必须考虑金刚石的：品级、粒度、浓度.C. 工具的工作压力, 切割线速度, 沖洗冷却状况也是设计配方时必须考虑的因素.2. 预合金粉的优势佛刚预合金粉由添加了微量活化元素的纯合金粉和惰性金属粉末组成, 纯合金粉的烧结温度较低, 对金刚石的亲和性较好, 隋性金属粉末用来调节胎体的综合性能, 纯合金粉是专门为金刚石工具烧结制品研发的稳定不变的组分,通过二者的不同配比，使得佛刚预合金粉可以调配出适合各种类型、用途、各种性能特点的预合金胎体粉,它的具体的优势体现如下:2.1 性质稳定, 不易氧化,保质期达一年之久.2.2 它只有一个来源、成份始终如一,不会混入其它成份.2.3 它与金刚石表面在750℃即开始产生强力的亲和, 使胎体对金刚石产生良好的包锒,因此可以适当降低金刚石的浓度, 而不会降低寿命, 同时也提高了工具的锋利度.2.4 佛刚预合金粉即使在930℃下烧结也不会使金刚石表面碳化严重2.5 佛刚预合金粉在烧制相同硬度的胎体时,烧结温度比单元素混合粉胎体通常可低20-50℃, 十分有利于节省模具、电耗、提高生产效率2.6 佛刚合金粉有着广大的各类工具的持久用户, 用户的成功经验又促进了佛刚预合金粉的日趋完善、稳定和更有效的广泛应用2.7 成本：佛刚合金粉相对于同类效能的混合金属粉胎体的成本要低20-60%.2.8 成型性：由于添加了合金纤维，佛刚预合金粉的冷压坯强度特别的高2.9 抗冲击韧性：同样因添加了合金纤维，佛刚预合金粉的烧成胎体的抗冲击韧性特别好.3. 被加工材料的分类及意义根据佛刚的测试标准、和二十多年来的生产工艺经验以及客户使用结果的总结, 根据材料的硬度,强度, 塑性, 耐磨性、韧性的综合指标,我们把被加工材料分成以下10级；1 级; 碳素，新混凝土，红砖，玻璃纤维，轻质耐火材料，人造石，松软大理石，如汉白玉、雅士白2 级: 普通玻璃，莹石，多孔耐火材料，沉积岩，琉璃瓦，致密大理石，如莎安娜米黄，玫瑰红3 级: 钢化玻璃，沥青路，板岩，陶质制品，坚硬耐磨大理石，如黑白根，大花绿4 级: 粗晶浅色、胶结不致密的花岗石，玄武岩，砂岩，板岩，马路，如603、白麻5 级: 中晶深色、胶结致密的花岗石，多孔陶瓷，软玉，单晶硅，如635、岑溪红、将军红6 级: 细晶红色、坚硬致密的花岗岩，硬玉，玛瑙，蛇纹岩，多晶硅，如印度红、巴西红7 级：玻化砖，石英玻璃，微晶玻璃，玛瑙，石英石，钢筋混凝土，硅化木8 级: 锆石，黄玉，硅碳棒，致密型耐火材料，工程陶瓷，轴承，汽缸，高速钢9 级:刚玉，烧结碳化硅，微晶陶瓷，硬质合金，红宝石，蓝宝石，石榴石10 级: 微晶刚玉，烧结碳化硼，氮化硅，氮化硼分类的意义在于方便、有效、准确地设计出工具的配方, 而预合金粉则为配方设计提供了快捷的通道，佛刚预合金粉建立在反复的测试和长期的应用基础之上，因此具有非常现实的针对性.对降低工具成本, 提高工具寿命, 提高工具锋利度, 具有非常可靠的依据4. 佛刚预合金粉所适应的工具分类C. 切割类金刚石的工具C1. 圆锯片单锯刀头（6 00~%3000） C2. 组合式圆锯刀头（600-Φ1600C3. Φ300-Φ500 小锯片 C4. Φ105系列小锯片(♀80-Φ200)C5. 往复式锯条, 排锯刀头绳锯齿C6. 金刚石刮刀/滚筒C7. 干切系列工具 C8. 磨边抡M: 磨削类工具M1: 金刚石磨块（16#~3000#）M2: 平磨工具, 衍磨条、油石M3: 环形、碗形、杯形磨轮 M4: 干磨系列磨具M5: 树脂系列磨轮 M6: 水磨砂轮D: 钻进类工具D1: 地质钻头D2: 工程钻头,薄壁钻头D3: 小型打孔钻头D4: 干钻系列工具佛刚预合金粉在以上工具中均有直接或间接的成熟经验，如果客户能积极配合，通常只需2~3次的试用即能解决大多数问题5. 工具使用条件对预合金粉的要求5.1 压力: 工具的工作压力越高, 相应地佛刚预合金粉的强度要求也会越高,并且相应地硬度也越高,反之亦然.5.2 速度: 工具的切、磨线速度越高, 产生的冲击力和热量就越大,佛刚预合金粉有相应的强度、韧性的预合金粉来匹配, 此时硬而脆的胎体就不会产生好的结果, 必须要有强韧且红硬性好的胎体与之相适应.5.3 冷却状态: 冷却效果较好时工具胎体的耐热性、红硬性一般都能适应,，但在风冷、或冷却状态不佳时，对胎体的散热性和红硬性有更严格的要求, 尤其是在干切,干磨的状态下,工具的表面温度会达到600℃以上, 此时如果胎体的红硬性不佳, 散热性不好，工具很快就会失效，佛刚预合金粉充分考虑到了这些因素的变化,这也是佛刚预合金粉的优势之一.6.工具制造工艺对预合金粉的要求A: 烧结工艺: 从压制的角度来看, 金刚石工具的生产方式主要是：A1: 冷压成形——热压烧结A2: 冷压成形——无压烧结A3: 粉末松装——直接热压这三种不同的压制工艺对合金粉的性能特点要求有所不同，为确保工具的最佳优性价比, 合金粉必须要适应此不同的压制工艺.适用于A1 的预合金粉必须易于成型适用于A2 的预合金粉不仅要求易于成型，还必须烧结活性好, 液相含量高, 相互粘结性好适用于A3 的预合金粉只要求烧成品的综合性能满足要求即可B. 粉末冶金金刚石制品的烧制气氛通常有：B1. 石墨阻氧烧结B2. 氨分解N2+H2混合烧结 B3. 真空烧结B4. 纯N2保护烧结B5. 纯H2还原烧结不同的气氛下对预合金粉的高温氧化性能的要求也不同, 同时必须考虑到成本: 镍、钴、铬含量高的胎体的抗氧化性较好, 但成本偏高. 佛刚预合金粉粉末的抗氧化性能设计综合考虑了这些因素，同时具备抗氧化性能好和低成本的优点.C. 焊结温度: 常规的银焊片的焊接温度在630-780℃之间, 这对预合金粉的烧成品的软化温度是有一定的限制，即成品的软化温度,必须高于焊接温度, 否则刀头会变形性或能下降. 佛刚预合金粉充分考虑了这些情形, 希望广大客户在购置佛刚预合金粉时告知焊接温度.7. 金刚石性质对预合金粉选择的影响7.1 强度: 金刚的强度越高要求烧成预合金粉胎体的强度、硬度也相应地越高, 否则不能充分发挥高强金刚石的应有的效能. 并且, 要求胎体的红硬性也较高, 因为高品级金刚石的负荷通常较大，平均工作时间也较长, 单位时间产生的热量也较高, 因此必须有适当红硬性的胎体来适应.7.2粒度: 粒度较粗的金刚石其单位比表面积较小, 要求预合金粉对金刚石的包锒性能更好, 且强度和韧性要求也越高,否则就会造成金刚石的浪费. 反之亦然！金刚石工具配方设计的基本原理8.1 金刚石品级选择的主要依据8.2金刚石粒度选择的主要依据8.3 金刚石浓度选择的主要依据为了准确地分析工具的使用结果, 以下情况供参考影响工具寿命,锋利度的主要因素：a. 胎体的耐磨性, 硬度, 强度,韧性是否适应所加工的材料b. 金刚石的粒度, 浓度, 品级的选择是否与预合金粉及被加工材料的性质相适应c. 单位切割深度的大小d. 切割速度(切割冲击力的大小)e. 冲洗、冷却及排屑状态f. 加工的强度,硬度,耐磨性,韧性。