粉末冶金综述.docx

粉末冶金高速钢的研究及应用摘要高速工具钢被广泛应用于机械加工行业的刀具、加工成型的模具以及一些要求高耐磨或耐高温的零部件上。粉末冶金高速钢具有独特的优势,本文主要介绍了粉末冶金的工艺,粉末冶金高速钢的生产流程和工艺比较,粉末冶金高速钢的应用。关键词:高速钢,粉末冶金,PHMSS引言随着汽车、航天、航空、军工、信息技术产业及机械制造业的迅速发展,对切削刀具有越来越高的要求,为此开发用于刀具制造的优质材料就非常重要。高速钢作为机械加工最常使用的一种工具材料,在钢铁材料尤其是特殊钢中占有非常重要的位置。高速钢具有高达63-67HRC的硬度,并且在550-600℃时仍可保持60HRC以上的硬度、耐磨性和耐热性,因此被广泛应用于机械加工行业的刀具、加工成型的模具以及一些要求高耐磨或耐高温的零部件上[1]。高速工具钢属于高碳高合金莱氏体钢,采用传统的冶炼、铸锭、锻轧等生产工艺容易产生碳化物偏析,碳化物尺寸为2-12μm,严重影响其使用寿命的进一步提高[2]。20世纪60年代后,粉末冶金高速钢逐步兴起,粉末冶金是节材、节能、高效、环境友好、适合大批量生产的金属成形工艺。粉末冶金法避免了熔炼法所带来的碳化物偏析而引起的机械性能的降低和热处理变形,在一定程度上能够提高速钢的强度和韧性,因而使高速钢的使用寿命得以提高。采用粉末冶金的方法,使得碳化物组织不受高速钢钢材尺寸的影响,最大尺寸的碳化物一般为3-4μm,通常低于2μm。随着粉末冶金技术和先进设备的快速发展,粉末高速钢中不存在碳化物偏析,合金元素充分溶解到基体中,从而提高了高速钢的性能。粉末冶金工艺简介粉末冶金工艺的主要组成是粉末的制取——原料粉末的配料和混合——成形——固结。可以根据对材料性能的要求和零件使用性能,在很宽的范围内组合材料成分。主要的粉末冶金产业是铁基机械零件。基于其工艺特点,还可制备高熔点金属,如钨、钼等;金属陶瓷材料,如硬质合金、镍基高温材料等;假合金,如钨铜、铜石墨等;多孔材料,如含油轴承、过滤材料、固——液——气分离材料等;多组元特殊材料,如摩擦材料、金刚石工具超硬材料等;微观或宏观复合材料,如颗粒弥散材料、磁粉芯、纤维(或晶须)增强材料、梯度材料、多层复合材料等。这些特殊材料只能用粉末冶金工艺制备和生产,完全超越了传统熔炼——铸造——热变形——机加工生产的可能性[3]。用粉末冶金方法生产出的高速钢就叫粉末冶金高速钢,简称粉末高速钢。将高温融化的液态高速钢,采用高压气体或液体极冷雾化造粒而得到细小的高速钢粉末。由于冷却速度极高,液态高速钢中的碳化物来不及析出,从而使得粉末内部几乎不存在碳化物的偏析。雾化后的高速钢粉末经过合适的致密化加工,就可以得到性能优异、组织均匀的粉末高速钢毛坯。图1表示传统高速钢W18Cr4V和粉末冶金高速钢S390的退火态显微组织。W18Cr4V碳化物颗粒粗大不均匀,而S390碳化物十分细小,呈弥散均匀分布[1]。由图1可以看出,粉末高速钢组织均匀,碳化物颗粒细小无偏析。粉末高速钢具有很好的力学性能和优异的可加工性,同时还能融入更多的合金元素,使其在高速钢中占有举足轻重的地位。图1退火态显微组织:(a)传统高速钢W18CrV(b)粉末高速钢S390粉末冶金高速钢具有以下几点技术优势[4]:(1)粉末冶金法生产高速钢避免了偏析的发生。用于直接混合的原始粉末具有颗粒细小和