传统硬质合金刀具面临有力挑战

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2017-05-11
【摘要】: 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/MHSS)刀具切削性能的进步,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

 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/MHSS)刀具切削性能的进步,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。

    粉末冶金高速钢制造工艺于20世纪60年代后期在瑞典开发成功,并于70年代初期进进市场。该工艺可在高速钢中加进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。

    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。固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。不过,它确实将高速钢良好的韧性与硬质合金的高耐磨性很好地结合于一身。

    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,其强韧性大大进步。凭借这一上风,粉末冶金高速钢刀具非常适适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,以进步刀具材料的性能。以丝锥为例,由于攻丝加工中丝锥切削刃不断与工件接触和分离,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,为了进步丝锥的耐磨损性能,要求刀具材料中的碳化物含量较高。原来常用的丝锥材料为普通高速钢牌号M-2,现在则可用粉末冶金高速钢牌号M-4替换。这两种牌号中的中硬碳化物含量大致相同(M-4为8%,M-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-2仅为2%),因此M-4丝锥的耐磨性得到明显增强,加工效率和刀具寿命进步,同时M-4丝锥的强韧性也大大优于M-2丝锥,在攻丝加工中不易碎裂。

    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。固然整体硬质合金刀具硬度很高,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(如攻丝、立铣加工等)。

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