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冶金圆刀片2012市场突起,其原因以及常识介绍

随着粉末冶金高速钢(PMI-ISS刀具切削性能的提高,近年来。冶金圆刀片的市场占有率有所回升。与普通高速钢刀具相比,冶金圆刀片硬度更高、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、切削冲击下易发生碎裂的整体硬质合金刀具的趋势。粉末冶金高速钢制造工艺于20世纪60年代后期在瑞典开发胜利,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。高速钢刀具资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)赋予刀具较好的耐磨性;二是分布在周围的钢基体,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,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,碳化图I粉末冶金高速钢中的碳化物尺寸与碳化物含量无关;普通高速钢中的碳化物尺寸随碳化物含量的增加而急剧增大物团块就越大。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,可以粉碎其中一局部碳化物团块,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资料的耐磨性,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发生极其有利的影响,因为大的碳化物团快可能成为发生裂纹的起始点。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lmm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块,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(hotisostatpressHIPing成型(见图2然后可对毛坯进行锻造、轧制等后续加工。采用粉末冶金高速钢制备工艺,钢材生产商可以充分增加钢中的金属碳化物含量,而不会对材料的韧性或易磨性造成有害影响。虽然一些偏爱粉末冶金高速钢的人喜欢将其誉为高速钢与整体硬质合金的混血儿”但实际上它只是一种具有尺寸微小的碳化物颗粒和细化的钢基体粒子结构的高速钢。由于粉末冶金高速钢中碳化物颗粒细小且分布均匀,因此与碳化物含量相同的普通高速钢相比,其强韧性大大提高。凭借这一优势,冶金圆刀片非常适合用于切削冲击大和金属切除率高的加工场合(如挠曲切削、断续切削等)此外,由于粉末冶金高速钢的强韧性不会因金属碳化物含量的增加而削弱,因此钢材生产商可以在钢中添加大量合金元素,以提高刀具资料的性能。

以丝锥为例,由于攻丝加工中丝锥切削刃不时与工件接触和分离,切削冲击较大,因此需要用高强韧牌号的耐碎钢制造丝锥,同时,为了提高丝锥的耐磨损性能,要求刀具资料中的碳化物含量较高。原来常用的丝锥资料为普通高速钢牌号M一2现在则可用粉末冶金高速钢牌号M_4替代。这两种牌号中的中硬碳化物含量大致相同(M_4为8% M一2为7%)但粉末冶金高速钢牌号中的高硬碳化物含量却远远高于普通高速钢(M_4为6%,M一2仅为2%)因此M_4丝锥的耐磨性得到显著增强,加工效率和刀具寿命也得到提高,同时M一4丝锥的强韧性大大优于M一2丝锥,攻丝加工中不易碎裂。粉末冶金高速钢的缺点是价格较贵,约为普通高速钢的25倍(不同牌号有所差别)因此,刀具制造商必需在刀具性能的提高与额外增加的刀具制造利息之间进行权衡。对小型复杂刀具而言,由于资料费用只占刀具总成本的一小局部,因此采用粉末冶金高速钢十分划算。

而对于大尺寸的简单刀具而言,否选用粉末冶金高速钢则需要仔细斟酌。粉末冶金高速钢易磨性的显著改善通常可使增加的资料费用得到局部(或全部)弥补。如今,粉末冶金高速钢刀具已成为整体硬质合金刀具的有力竞争者。虽然整体圆刀片硬度很高,但脆性也很大,因此多用于车削加工,而不太适合切削冲击较大的加工和粗加工。由于粉末冶金高速钢中含有大量硬质碳化物,因此其耐磨性可达到与整体硬质合金相当的水平,而其韧性则优于整体硬质合金,更能胜任要求刀具兼具耐磨性和强韧性的切削加工。粉末冶金高速钢制备技术的最新进展进一步提高了其竞争力。电渣加热精炼工艺的应用对于粉末冶金高速钢具有里程碑式的重大意义。

该工艺可以去除钢中几乎所有杂质,进一步提高资料的韧性,显著改善刀具的抗崩刃能力。此外,由于钢中杂质减少,生产商可以进一步增加钢中的合金含量,例如,某种粉末冶金高速钢牌号的碳化钒含量可达到14%,而普通高速钢牌号碳化钒的最大含量仅为约4%。虽然钢中添加了大量合金,但并不会影响其韧性和易磨性。需要注意,有许多粉末冶金高速钢生产商为了降低本钱,没有采取提高资料纯度的工艺措施,生产的钢材中可能含有许多会引起刀具微崩刃的杂质。但是仅仅根据生产商提供的产品资料是很难辩别其质量优劣的用户必需要求生产商说明采取了何种去除杂质的工艺措施,或进一步要求其提供有关钢中杂质大小的详细技术数据。

粉末冶金工艺改变了激进高速钢的资料特性,尤其是采用新开发的提纯技术,使冶金圆刀片可以达到极高的合金含量而又能坚持其韧性。冶金圆刀片的切削性能在几乎所有切削加工领域全面逾越了激进高速钢刀具,并在高切除率、高冲击性切削加工中优于整体硬质合金刀具。虽然其价格高于普通高速钢,但可以通过刀具性能的提高、寿命的延长、易磨性的改善而获得补偿。

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