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有鑒于國內(nèi)對粉末高速鋼之應(yīng)用與認(rèn)知尚未普及，且一般業(yè)界對粉末高速鋼僅止于「貴」，價格高于傳統(tǒng)高速鋼3~4倍而怯步，其中貴的內(nèi)容為何？貴的是否值得？而一加探究，殊不知材料費(fèi)用僅占整個模具費(fèi)用之「冰山一角」本文就粉末高速鋼及傳統(tǒng)高速鋼在材料特性、熱處理、機(jī)械加工、實(shí)物應(yīng)用方面做比較性之?dāng)⑹雠c研討。2 b- {/ \5 ~1 N. o5 s- T0 I# |
粉末高速鋼之簡介：
0 n" o+ p* w5 g9 h( b. S* T- C 合金粉末的制成技術(shù)，在冶金技術(shù)較先進(jìn)國家發(fā)展研發(fā)距今已逾二十年歷史，在這其間不斷的改良及突破，研發(fā)出高質(zhì)量的粉末合金高速鋼 (High Speed Steel produced by Power Metallurgy) 簡稱粉末高速鋼
, [2 L& l) f, k1 [ 粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼制成之不同處
, N0 y( v7 y) W 一．傳統(tǒng)高速鋼的制成，大都使用較大型的電弧熔煉鋼材及添加所需或不足的合金原料，經(jīng)過除氣，除渣的過程（俗稱二次精煉），倒入坩鍋內(nèi)，再澆鑄入鋼錠，合金鋼錠經(jīng)過熱鍛，再制成所需尺寸的鋼條。9 c5 W& `; T1 I" P& o; }
二．粉末高速鋼的制成：通常都使用較小的熔爐，經(jīng)過精細(xì)的二次精煉，熔煉出所需要之成份穩(wěn)定的鋼水，此鋼水經(jīng)由細(xì)澆孔流出，用高壓氣使體使其吹成霧化，瞬間急速形成極微細(xì)近似圓形的鋼粒粉末，再經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，倒置內(nèi)鋼錠成罐內(nèi)，抽真空，形成完全氣密，再經(jīng)過HIP (Hot Isostatic Pressing)燒結(jié)均壓處理，粉末鋼錠成型罐內(nèi)部達(dá)到百分之百的結(jié)實(shí)（沒有任何氣孔）。完成后，粉末鋼錠經(jīng)過完全退火，再經(jīng)過熱鍛制成所尺寸的黑皮鋼條，因表層有一層脫碳層，必須完全去除，尤其粉末高速脫碳層較傳統(tǒng)鋼料為厚，必須完全去除，以下表例為必須去除黑皮脫碳層的最少厚度值.9 ~' o F, S X% A& D3 b" s$ ^
粉末高速鋼較傳統(tǒng)高速鋼之優(yōu)點(diǎn)：
, y: `6 y# Q$ ? 一、無方向性。粉末高速鋼經(jīng)由極細(xì)的鋼粒加壓燒結(jié)而成，所以各個點(diǎn)的壓縮強(qiáng)度、沖擊性、抗折力、韌性都相同。沒有俗稱「直絲」及「橫絲」在同一塊材料中的差異，以及網(wǎng)狀組統(tǒng)和水紋組織的產(chǎn)生，如上圖標(biāo)。8 J9 |7 x- l5 X5 O9 B& @' C
二、結(jié)晶顆粒細(xì)致均勻：粉末高速鋼經(jīng)由極細(xì)的鋼粒粉末組成，再經(jīng)由HIP燒結(jié)，內(nèi)部組織細(xì)致均勻。傳統(tǒng)高速鋼因在制成合金鋼錠時碳化物太早析出，造成結(jié)晶顆粒組大化，和大小不均勻的現(xiàn)象。
. v* W- @# [9 s 三、熱處理能提高硬度：以同系種的高速鋼為例：傳統(tǒng)高速鋼 (JIS SKH-51 : AISI M2)一般熱處理后硬度為HRC 62-64，而同為Mo(鈤)系粉末高速鋼熱處理后硬度為HRC63~66，以25t x 100 x 100為例，熱處理時淬火溫度（沃斯田鐵化溫度）粉末高速鋼比傳統(tǒng)高速鋼低30℃~80℃，且淬火容許冷卻時間較傳統(tǒng)高速鋼為長，接近空冷也有優(yōu)異的高硬度值。9 T& T5 D c# ]9 I, j! i
四、熱處理變形減少：粉末高速鋼由極細(xì)小的鋼粒粉末結(jié)合，熱處理后材料尺寸會較原先尺寸為大一點(diǎn)，且會四面八方同時加大，而傳統(tǒng)高速鋼因有方向性熱處理后的尺寸加大不一致，甚至有些地方尺寸會縮小，使原形體變形。2 e3 ]! v1 q8 K$ ]$ R7 U
五、沒有偏析的現(xiàn)象：傳統(tǒng)高速鋼因在熔煉過程中各元素的分布情形不是很均勻，所以當(dāng)熱處理時各金屬元素與碳結(jié)合成碳化物時，分布的位置不平衡而產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，在加工或使用上壽命不一，質(zhì)量及壽命較難掌握。粉末高速鋼則沒有此種情形。所以粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼相同硬度時，粉末高速鋼的被加工性較好，且不易變形。& [$ F3 I3 ?5 w* ~% O
六、沒有非金屬介在物：因粉末高速鋼的每一顆細(xì)鋼粒（粉末）都經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，內(nèi)含的雜質(zhì)及非金屬物趨近于零，成型后成份很穩(wěn)定。尤其現(xiàn)今使用線切割的普遍化，每塊材料的非金屬介在物，不應(yīng)存在影響工時及質(zhì)量。7 B. x3 ^" w* p
七、耐磨性：在熱處理淬火溫度相同時，粉末高速鋼的硬度高于傳統(tǒng)高速鋼，故其耐磨性亦優(yōu)于傳統(tǒng)高速鋼，且顆粒細(xì)小均勻，沒有偏析，耐磨性依使用情形不同可增加50%~200%。
) z8 k) R" M! h! ]% s- R 八、韌性：當(dāng)傳統(tǒng)高速鋼要達(dá)到粉末高速鋼相同硬度時，勢必提高其淬火溫度，致使內(nèi)部碳化物顆粒結(jié)晶成長粗大化，而降低韌性，粉末高速鋼結(jié)晶顆粒細(xì)致均勻，無方向性故韌性較佳。
2 }; r9 d. a9 l8 @+ b( x 粉末高速鋼之分類
9 I# ~5 D' {# Z7 `# y6 I+ A 粉末高速鋼制成與傳統(tǒng)高速鋼不同處在于制造程序上之差異，及加添些不足的金屬元素，亦可依需求熔煉制出各種成份元素的鋼料。大體上與傳統(tǒng)高速鋼一樣分為Mo(鉬)系及W(鎢)系兩大型系。Mo系的材料韌性較佳，W系的材料耐磨性較好，高溫硬度較高，耐沖擊較強(qiáng)。$ @1 G8 x }6 n7 n; `
粉末高速鋼之熱處理
; j8 r9 R" F5 R 任何一種鋼材的使用好壞，絕大部份取決于熱處理的選擇及條件。大致上Mo系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1200℃ (各廠家的成份不同而有高低)。W系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1240℃。粉末高速鋼熱處理成敗尤重視回火程序。Mo系粉末高速鋼熱處理時應(yīng)防止Mo元素「脫漏」的現(xiàn)象。
5 y5 \" B- U5 D P8 _ 粉末高速鋼之研磨：. T7 D- F1 z+ G8 t; Q) x
一、研磨砂輪的選擇：要選擇切削力較好的砂輪，如CBN砂輪。
1 Y; k/ C; p3 o7 P' X. g# }* a0 I 二、防止研磨過熱：要防止研磨時局部溫度大于回火溫度，最好用濕磨。# U6 L" n* I( P! r
三、防止研磨時產(chǎn)生殘留應(yīng)力：每次的力量不可太大，正常進(jìn)刀量每次不超超過0.03m/m，并保持經(jīng)常性的研磨輪整修，削銳，及研磨屑清理，是做好研磨的必要課題。
0 f: Q$ Y' ?$ P 粉末高速鋼之線切割：( A' x1 c, ~2 v* R& n3 W- s2 \
工件經(jīng)過線切割會產(chǎn)生「放電白層」應(yīng)盡量去除，方可提高壽命。: h3 x" r" o h- t0 m2 g5 q
一、線切割加工后應(yīng)再精修，且精修次數(shù)愈多愈好，尤其是提高較厚的材料。+ ~9 o5 ~$ u9 a! I$ v. e8 c" g
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、線切割時盡量放慢速度，并降低電流。2 X* F( b6 d) j9 I9 }0 J; v
三、精修后工件必需經(jīng)過拋光，以徹底消除放電白層。( E3 Y1 ~1 `. r/ S+ L' I) o- r
粉末高速鋼的應(yīng)用：
5 W% W( R) Q B 粉末高速鋼因具有很高的耐磨耗性，良好的韌性很優(yōu)良的被加工件，及可研磨至很光滑的表面，等等…。
) i8 {) b) ^# Q6 Z2 T9 S# r1 q 一、取代傳統(tǒng)高速鋼用于各種成型刀具。
; w" Q1 W& q( o @ [ 二、廣泛的使用于精密連續(xù)沖模,深抽模及析彎模。
- c0 A1 A7 x3 Z8 { 三、用于需要耐磨的機(jī)件(比碳化鎢合金易于加工)。+ A- b: M2 h6 H* n) F$ b
四、用于表面需要如鏡面易于脫料及耐較高溫的材料。
& d4 n$ q5 H/ f D1 q, @( D$ L9 D 五、用于尺寸需穩(wěn)定，長期間使用尺寸不可有變化的半導(dǎo)體模具及二極發(fā)光體等。 |
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發(fā)表于 2010-8-24 14:19:54
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