粉末冶金高速钢.pdf

圄 ⑩⑩④⑧⑩⑩⑩ 于启勋 北京理工大学机械工程与自动化学院，北京1 0 0 0 8 1 摘要介绍了粉末冶金高速钢刀具的切削性能，并列出了这类刀具与熔炼高速钢刀具的时比切削 数据． 关键词粉末冶金；高速钢；刀具；切削性能 中图分类号T G 7 1 1 文献标识码A文章编号1 0 0 2 2 3 3 3 2 0 0 1 0 2 0 0 6 6 一0 2 O nt l l eP o w d e rM e 乜l l u r g yH j g hS p e e dS 删 Y UQ i _ 一x u n c o l l e g eo fM e c h a n i c a lE “g i n ∞d n g 蛆dA u t o m a t i o n ，B 喇i n gI Ⅱs t i t u t eo fT c c h n o l o g y ，B c i j i “g1 0 0 0 8 1 ，ch j n a A b s 扫，c t I nt h 扭p a p c r ，t h ec u 晡n gp c 确 r m a n c co ft h cP MH S S ．c u t n n gt o o li si n t r o d u c e dS o I 雎c u t t i n gt c s td a ． t ao fP MH ．S ．S ．c u t t i n gt o o ba r cU s t e di nc o m p a r i s o nt ot h es r n e l t i n gH ．SS ． K e yw o r d s p o w d e rm e t a l l u r g y ；h i g hs p e c ds t c d ；c u t t i n gt o o l ；c u t t i Ⅱgp e r f b 皿a n c e l 前言 普通高速钢和高性能高速钢都是用熔炼方法制 造的．它们经过冶炼、铸锭和锻轧等工艺制成刀具． 熔炼高速钢容易出现的严重问题是碳化物偏析．硬 而脆的碳化物在高速钢中分布不均匀，且晶粒粗大 可达几十个微米 ．对高速钢刀具的耐磨性、韧性及 切削性能产生不利影响． 粉末冶金高速钢的制造过程是将高频感应炉 熔炼出的钢液，用高压气体 氩气或氮气 喷射使之 雾化，再急冷而得到细小均匀的结晶组织 粉末 。上 述过程亦可用高压水水喷雾化形成粉末．再将所得 的粉末在高温 约1 1 0 0 ℃ 、高压 约1 0 0 M P a 下压 制成刀坯，或先制成钢坯再经过锻造、轧制成刀具 形状。 2 粉末冶金高速钢的优点 粉末冶金高速钢没有碳化物偏析的缺陷，不论 刀具截面尺寸有多大，其碳化物分布均为1 级．碳化 物晶粒尺寸在2 ～3 埘n 以下．因此，粉末冶金高速钢 的抗弯强度与韧性得以提高，一般比熔炼高速钢高 出2 0 ～5 0 ％．它适用于制造承受冲击载荷的刀具，如 铣刀、括齿刀、刨刀以及小截面、薄刃刀具．在化学成 分相同的情况下．与熔炼高速钢相比，粉末冶金高速 钢的常温硬度能提高l ～1 ．5H R C ，高温硬度 5 5 0 ℃ ～6 0 0 ℃ 提高尤为显著，故粉末冶金高速钢刀具的耐用 度较高．由于碳化物细小均匀，粉末冶金高速钢的可 磨削性能较好，含钒5 ％时其可磨削性能相当于含钒2 ％ 的熔炼高速钢，故粉冶高速钢中允许适当提高钒含 量，且便于制造刃型复杂的刀具。粉冶高速钢的热处 则d ≥而／0 ．0 4 5 Ⅱ ⅡI n b ，o ．0 4 5 丌 皿出／o m 5 1 ．2 5 1 4 ，4 5 ／0 ．0 4 5 4 0 1 t 3 9 m m ． 故D d 一 4 3 ，2 一1 ．2 5 2 3 6 0 ．8 9 m I n ． 取D 4 8 0 m m 为工件的安装定位尺寸，则d 5 2 05 m m 故实际齿向公差F 。’ P B 脚Ⅱ Ⅱm 6 肛Ⅱ 1 ．2 5 1 4 ．4 5 ／5 2 0 ．5 0 0 3 4 7m m O ．0 4 5m m ． 由此可见，实际加工出的齿条齿向公差满足本 综上所述，直齿齿条的车削加工工艺与齿条齿 距的精度要求密切相关．若采用旋转直径较大的车 床，将工件在工装上的安装定位直径D 可再放大 些，精度就会相应提高。此方法适用于模数m ≤l5 “H n ， 精度要求较低的细长齿条的高效率车削加工． 煽辑黄获 作者简介雷小虹 1 9 6 8 一 ．男．1 9 9 0 年毕业于西安石油学院机械制谴 工艺度谩鲁专业．工程师．主要从事工蓑夹具、特殊刀具的 设计工作，已发表语文6 蒿，机械工程师杂志通讯员． 例中加工精度要求．收藕日期2 0 0 0 一0 9 一0 5 万方数据 理变形亦较小。 3 粉末冶金高速钢的切削试验 作者用粉末冶金高速钢G F 3 制成车刀，在相同的 切削条件下与普通高速钢W 1 8 C r 4 v 及熔炼高性能 高速钢C 0 5 s i 、V 3 N 进行切削对比． 切削用量D 4 0 m ／Ⅱ1 i n ，a 。 3 衄，厂 O ．1 5 m m ／r ． 刀具几何参数％ 2 0 0 ，K ， 7 5 0 ，q ’ 1 5 。，‘ 1m m ． 刀具磨损曲线如图l 所示． 堂0 2 ■ 鞲 啦0 1 嚏 R 喀 0 切削时间f ，r m n 图I 粉末冶金高超钢 ∞与其他 高速钢的磨损对比曲线 由图l 可以看出，粉末冶金高速钢G F 3 的耐磨 性不仅高出普通高速钢w 1 8 c r 4 v 甚多，且高于熔炼 高性能高速钢c 0 5 s i 与v 3 N ． 作者又用G F 3 制成拉制膛线的拉刀，在相同切 削条件下，与c 0 5 s i 拉刀进行切削对比。工件材料为 高强度钢3 8 C r N i 3 M o v A ，H R C 3 6 。 切削用量D 1 2 m A n m ，口。 62 I I 】I Ⅱ， r O ．0 2 5m m ，双行程． 刀具几何参数％ 1 8 0 ，‘ 蚶。 加硫化切削油． 刀具磨损曲线如图2 所示。 由图2 可见， 币3 拉刀的耐用度高于c o 嚣i ． 4 国内外情况 2 0 世纪7 0 年代初。国外已有粉末冶金高速钢刀 具商品．2 0 余年来发展较快，在高速钢刀具材料中已 占有一定份额．以E R A s T E E L 国际工业集团 瑞典 与法国为主 为倒．它的各种高速钢产品的总和在世 界高速钢市场中占有3 0 ％的份额．它的高速钢产品 中，熔炼高速钢有2 0 个牌号，粉末冶金高速钢有8 个牌号．后者称为A s P 2 0 0 0 系列，其钢号与化学成分 见表l 。 表1 既艇观集团粉末冶金高速钢 A 研’加呻系列的化学成分 ％ 我国自2 0 世纪7 0 年代中期以来．亦对粉末冶金 高速钢进行了研制．如冶金工业部钢铁研究总院有 粉末冶金高速钢F W l 2 C r 4 v 5 牌号为丌1 5 和 F w l 0 M 0 5 C r 4 v 2 C o l 2 F R 7 1 ，北京工具研究所有 水雾化的w 1 8 C r 4 V G F l 、W 6 M 0 5 C r 4 v 2 G F 2 、 W 2 0 ．5 M 0 5 C r 4 V 3 C 0 9 G F 3 。上海材料研究所有粉末冶 金高速钢w 1 8 C r ；4 V P T l 和W 1 2 M 0 3 C r 4 、，3 N P V I 哪， 机械性能和切削性能俱佳，在加工高强度钢、高温合 金、钛合金和其他难加工材料中，发挥了优越性。但 是，近年来，我国因市场、效益等因素的困扰，粉末冶 金高速钢的研制和生产，一度陷于停顿．随着经济形 势的改变，相信粉末冶金高速钢在国内将大有发展 前景． I 参考文献I [ 1 1 周泽华，于启勋．等．金属切削原理叫1 ．上海上海科学技术出版 社．1 9 9 3 【2 J韩荣第．于启勋．难加工材料切削加工【M 】北京机械工业出版 社．1 9 9 6 ． 鳊辑启迪 作者茼舟于启财 1 9 3 0 一 ，男．北京理工大学教授，中国高校切削与 先进制造技术研究套副理事长，主要从事机械制造与机械 加工方面的教学与科研工作． 收稿日期2 0 0 l 0 1 0 2 万方数据