雖然從市場(chǎng)的全局而言，和整體硬質(zhì)合金刀具相比，高速鋼刀具的份額在下降，但在某些應(yīng)用場(chǎng)合中，刀具韌性仍至關(guān)重要。所以高速鋼刀具仍不失為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。
　　高速鋼刀具至今仍在加工業(yè)占有一席之地，主要?dú)w功于其制造工藝上的一項(xiàng)巨大進(jìn)步：粉末冶金高速鋼誕生。這個(gè)方法在1970年開始引入特殊鋼工業(yè)后，迅速促進(jìn)了高速鋼性能的提高。在保持原有耐磨性的情況下，使其硬度接近硬質(zhì)合金的水平。
　　粉末冶金高速鋼的主要工藝過(guò)程是：把已加入合金元素的預(yù)煉高速鋼，用感應(yīng)爐熔化，然后用氣體噴霧制粒。這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像從瓶里噴香水。但和噴香水不同之處是，鋼水噴出后迅速固化成均勻的顆粒。然后把顆粒裝入一個(gè)大型的可壓縮圓桶，進(jìn)行熱等靜壓，形成致密毛坯，然后進(jìn)行鍛造或軋制。
　　這種方法的最大特點(diǎn)是多種合金元素能在鋼材內(nèi)得到均勻分布，從而解決了原來(lái)鑄錠法煉鋼的一個(gè)固有難題：合金元素在鋼內(nèi)的偏析。偏析造成產(chǎn)品的不一致性，會(huì)影響材料的使用性能。
　　此外，粉末冶金方法可以使鋼中的合金元素含量大大增加，這在傳統(tǒng)的鑄錠煉鋼工藝是做不到的。
　　Carpenten粉末制品公司的技術(shù)服務(wù)經(jīng)理BudCarnes指出，該公司生產(chǎn)的一種名為Micro-Melt Maxanet的粉末高速鋼，含鎢13%，鈷10%，釩6%，鉻4.75%，含碳量達(dá)2.15%。若不采用粉末冶金法，不可能達(dá)到如此高的合金含量。他說(shuō)："也許我們用如此高合金含量的鋼鑄出了鋼錠，也許這個(gè)鋼錠在冷卻和凝固時(shí)沒有產(chǎn)生裂紋。但是最終內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻的問題是無(wú)法避免的，鋼錠將形成大塊碳化物偏析。"
　　Crucible材料公司的技術(shù)副總裁Jelly Wright同意這種觀點(diǎn)，即傳統(tǒng)的鑄錠工藝限制了合金元素的含量。他說(shuō)："粉末高速鋼工藝的不同之處在于，噴霧制粒時(shí)迅速凝固，形成了特別細(xì)的碳化物，直徑最大3μm，平均1μm。而鑄錠工藝中形成的碳化物直徑達(dá)到40μm。
　　高速鋼典型的合金元素有：碳、鉻、鉬、鎢、釩和鈷。鎢、鉬、鈷的作用是改善材料的"紅硬性"，使之能承受刀具和工件摩擦產(chǎn)生的熱量。按照美國(guó)金屬協(xié)會(huì)的"材料手冊(cè)"釩形成的碳化物最硬，從而提高了高溫耐磨性。Griggr Steel公司副總裁兼總經(jīng)理Mark Mullen指出，該公司粉末高速鋼開發(fā)中心，在合金元素大量加入高速鋼的工藝方面，正在取得一系列具體進(jìn)展。他說(shuō)："隨著制作方法的不斷改進(jìn)，煉鋼人員現(xiàn)在已能煉出含量越來(lái)越高的合金材料。而通過(guò)這些不同的合金成分，就可針對(duì)用途獲得不同的特性。"
　　Carpenter公司的新型高合金高速鋼Micro-Melt Maxanet，在測(cè)試溫度為1000°F(538℃)時(shí)，其紅硬性為63.0HRC。熱處理參數(shù)為：奧氏體轉(zhuǎn)變溫度為2250°F(1232℃)，回火溫度為1025°F(552℃)。與之對(duì)比的T-15常規(guī)高速鋼，在類似條件下的紅硬性為580HRC。
　　為了展示Maxamet的耐磨性能，該公司做了一輪Maxamet和M-4常規(guī)高速鋼的對(duì)比試驗(yàn)：在被試材料和旋轉(zhuǎn)的橡膠輪之間，注入一股流砂。經(jīng)過(guò)一段規(guī)定時(shí)間后，Maxanet被磨耗體積為9mm3，而M-4為12mm3。Cricible公司近來(lái)引入一種粉末高速鋼新牌號(hào)Rex121，其中合金含量為：鎢10%，釩9.5%，鈷9.0%，鉬5.0%，鉻4.0%，碳3.4%。該公司報(bào)告稱，Rex121的耐磨損性能，比老牌號(hào)的粉末高速鋼(如 RexT15 Rex76和10-V)要高出50～100%。此外，Crucible公司稱，Rex121的紅硬性高于Rex76，即使在1200°F(650℃)高溫回火后，室溫硬度仍可達(dá)60HRC。據(jù)報(bào)導(dǎo)，Rex121替代常規(guī)含鈷高速鋼時(shí)，切削速度可提高25～50%。
　　粉末高速鋼可以通過(guò)改變其合金成分來(lái)優(yōu)化材料的內(nèi)在韌性，或者使高速鋼承受應(yīng)力和磨損的適應(yīng)范圍大大超過(guò)硬質(zhì)合金。看來(lái)含碳量最低的工作性能較好，和硬質(zhì)合金相比，高速鋼材料抗彎強(qiáng)度的可變范圍較大。按照"國(guó)際高速鋼研究論壇"提供的數(shù)據(jù)，粉末高速鋼抗彎(抗拉)強(qiáng)度的變化范圍約從2500Mpa到 6000Mpa，而硬質(zhì)合金的強(qiáng)度偏低，且變化范圍約1250Mpa到2250Mpa。
　　Enasteel公司的技術(shù)發(fā)展部主任Heney Wisell說(shuō)："低含碳量的高速鋼韌性最好。"Carnes同意這個(gè)看法。他同時(shí)指出，普通高速鋼牌號(hào)如M-3和M-4，若采用粉末冶金工藝生產(chǎn)，其韌性將大大優(yōu)于用鑄錠工藝生產(chǎn)的同類牌號(hào)。
　　然而，為了改善刀具壽命，煉鋼人員還得在另一個(gè)方面開展工作，那就是提高合金含量。增加合金成分也能促進(jìn)材料紅硬性的提高，使之能經(jīng)受高溫并在一段時(shí)間內(nèi)不顯著軟化。Carnes說(shuō)："隨著新的合金成分的開發(fā)，我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠提供性能接近硬質(zhì)合金刀具的高速鋼。這引起高合金含量的高速鋼，可以用于干式切削等普通高速無(wú)法勝任的埸合。"Carnes指出，采用粉末高速鋼來(lái)達(dá)到要求的高硬度，比硬質(zhì)合金價(jià)格便宜，所以要經(jīng)濟(jì)些。從工具制造的角度來(lái)看，高速鋼 (特別是粉末高速鋼)容易磨削。而硬質(zhì)合金很硬，較難磨，而且要整體磨削。因?yàn)槟悴荒馨延操|(zhì)合金象高速鋼那樣，用退火的辦法把硬度降下來(lái)，加工完后再淬火，磨削只用在精加工。而硬質(zhì)合金必須全部采用磨削。
　　很多工具既可用高速鋼也可用整體硬質(zhì)合金制造。如滾刀、沖頭、成形刀具、絲錐、立銑刀、各種銑刀和滾絲輪等。但目前還不能說(shuō)在高速鋼和硬質(zhì)合金的競(jìng)爭(zhēng)中，已經(jīng)決出勝負(fù)。
　　Wright指出，四年前出現(xiàn)了硬質(zhì)合金滾刀。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為，制造這種復(fù)雜形狀的刀具，非硬質(zhì)合金莫屬。這種情況促進(jìn)了高速鋼制造商進(jìn)一步研發(fā)新的牌號(hào)，使之能夠達(dá)到目前使用硬質(zhì)合金滾刀的加工中心的要求。他進(jìn)而說(shuō)："在硬質(zhì)合金向高速鋼的傳統(tǒng)領(lǐng)域推進(jìn)的時(shí)候，我們正在發(fā)展更多的抗磨損、高紅硬性、高速度的新牌號(hào)，試圖把硬質(zhì)合金占領(lǐng)的一部分市場(chǎng)奪回來(lái)。"
　　為了在這個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域開展競(jìng)爭(zhēng)，Carpenter公司做了一次滾齒對(duì)比試驗(yàn)，齒輪材料為SAE2060鋼，滾刀材料為Maxanet粉末高速鋼和硬質(zhì)合金。由于高速鋼滾刀能在較高的進(jìn)給速率下工作，試驗(yàn)結(jié)果是：Maxanet滾刀每小時(shí)切齒輪105件，硬質(zhì)合金滾刀每小時(shí)切齒85件。
　　此外，在成形刀具領(lǐng)域，某螺絲車床加工不銹鋼零件，Maxanet刀具每隔12小時(shí)重磨一次，每次修磨量為0.508mm，T-15常規(guī)高速鋼則每8小時(shí)需重磨一次，每次修磨量為1.016mm。
　　總之，Wright強(qiáng)調(diào)指出，硬質(zhì)合金和高速鋼之間的競(jìng)爭(zhēng)，最終受益的除了用戶以外，也包括工具制造商和硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家。他說(shuō)："什么地方有需求，有競(jìng)爭(zhēng)，人們就會(huì)努力思考開發(fā)新的東西，并取得成果。這樣會(huì)使我們大家都得到進(jìn)步。"
　　
　　
　　
　　來(lái)源：一大把