高速工具鋼的高性能化現狀及未來發展趨勢
高速工具鋼的高性能化現狀及未來發展趨勢
在萬能百科事典《Wikipedia)>中,對“高速鋼”做如下敘述:“被屢屢稱為“高速”的高速鋼,是補充了工具鋼在高溫下耐軟化性的欠缺,作為能以更高速度切削金屬材料的工具材料而開發的鋼種,也稱為高速工具鋼。為增強高速鋼在高溫下的硬度和耐軟化性,在鋼中大量添加鉻、鎢、鉬、釩等金屬成分,在進行淬火等熱處理后,經過研磨成型后使用。比超硬合金的耐磨損性差,但韌性好。在實現更高速度切削和通過粉末冶金法生產普及該合金之前,被廣泛用于金屬材料的切削。”
在切削加工領域,近年來工作機械不斷發展,普及了高速切削,主要工具材料由高速鋼向超硬合金和陶瓷材料等方面變化。高速鋼是在1990年前后發明的,其鼻祖是Taylor.F.W。提倡表示切削速度(V)和工具壽命關系(T)的VT線圖的也是Taylor。超硬合金及cBN工具等高速切削領域遠遠超越了高速鋼的性能,但在這些領域使用的也是Taylor的VT線圖。此外,DI罐的沖壓成型是每分鐘1000個以上,鍛壓是以每分鐘100個以上的高速進行加工。這類冷加工成型用的金屬模都使用了超硬合金。
與之相比,鍛造加工的成型速度屬于低速領域。在冷鍛方面,隨著封閉鍛造、高剛性加工等技術的進步,從高精度加工這點來說,應使用彈性系數高的超硬合金。然而,高速鋼由于其悠久的歷史和具有的特點仍被廣泛使用。即使今天,還被用在超硬合金方面韌性不足領域的金屬加工方面。在切削工具方面,用于像立銑刀一樣切屑不能自由排出的鉆頭及絲錐等用途,還可作為金屬鋸刃材料使用。此外,在金屬模方面,被用于齒輪這種需要韌性的冷鍛和精密沖壓加工,而且在包括熱沖擊的中溫鍛造方面,陶瓷和超硬合金的使用事例很有限,所以至今高速工具鋼仍是這些領域的主要用鋼。因此,在高速鋼原本具有的耐磨損性、耐熱性特點的基礎上,對能最大限度發揮韌性這一特點的新材料制造工藝—— 粉末冶金法和重熔法工藝進行了組合開發,這種粉末高速鋼、基體高速鋼已上市流通。在超硬合金方面,為了彌補拉伸應力下易產生破損的缺陷,對金屬模材料同樣進行改良,調整了WC粒度,采取了結合相Co的固溶強化。關于反向擠壓沖孑L、齒輪、封閉鍛造等對金屬模增加的不同負荷,對材料也做了順序排列。高速鋼和超硬合金的疲勞試驗方法不同,有必要在相同試料、相同試驗條件下重新試驗,但通過對硬度進行歸納整理,也顯示出了超硬開發合金、粉末高速鋼、基體高速鋼各自的特點。由于高速鋼壓縮疲勞的數據很少,因此希望今后采用高硬度范圍的數據,若根據硬度來歸納整理,它位于超硬合金的延長線上?,F在盛行采用物理氣相蒸鍍(PVD)法在表面形成高耐磨性氮化鈦(TiN)皮膜,為了在表面處理的同時提高耐磨損性。從包括拉伸的疲勞試驗結果證明,粉末高速鋼、基體高速鋼的疲勞強度比過去高速鋼JIS SKH51優良。
根據抗折強度對粉末高速鋼、基體高速鋼的定位,現在,各特殊鋼廠正在對基體高速鋼進行排序整理。今后,為了能將各類工具、金屬模材料的區別使用方法正確提示給顧客,必須進行與應力場相應的疲勞破壞壽命數據的積累,以及提供與使用先進的PVD法處理后,形成高性能皮膜相組合的耐磨損性數據。
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