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高速鋼發(fā)展以及粉末高速鋼冶煉工藝特點
以切削刀具為主要用途的高速鋼已經(jīng)歷了百年的發(fā)展歷程。1900 年法國巴黎世界博覽會上，美國人Taylor和White成功進行的高速切削演示標(biāo)志著高速鋼的應(yīng)用拉開了序幕。多年來，高速鋼刀具一直占據(jù)著機械加工領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，其發(fā)展簡史見表1。
表1 高速鋼發(fā)展簡史
年代 主要大事記
1870～1898 英國人Mushet發(fā)明應(yīng)用Mn-W自硬工具鋼，切削中碳鋼速度8m/min
1898～1900 美國人Taylor、White以Cr-W鋼取代Mn-W自硬鋼，創(chuàng)立了高速鋼。切削中碳鋼速度達20m/min
1910 確立T1(W18Cr4V)鋼成分，切削中碳鋼速度達30m/min
1937～ 美國人Breelor發(fā)明W-Mo系高速鋼M2
1939 ～ 美國發(fā)明高碳高釩高速鋼，含釩3～5%，淬回火硬度達67～68HRC，耐磨性好，可磨削性差。
1958～1963 平衡碳理論提出與應(yīng)用，美國發(fā)明M40系高速鋼，硬度達70HRC，如M41，M42
1965～ 美國Crucible Steels公司發(fā)明粉末冶金法生產(chǎn)高速鋼
1970～ 瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速鋼投產(chǎn)；電渣重熔高速鋼開始用于大截面材生產(chǎn)
1980 ～ 歐、美、日、俄等國開始生產(chǎn)粉末冶金高速鋼；氮化鈦涂層用于高速鋼切削刀具，壽命大幅提高
1990 ～ 粉末冶金高速鋼實現(xiàn)高合金冶煉，新鋼種熱處理硬度達70～72HRC
高速鋼傳統(tǒng)冶煉制造工藝通常采用大噸位電弧爐冶煉、模鑄澆鑄成錠。電弧爐冶煉，鋼水容量大，成分均勻，可通過爐外精煉、真空脫氣等提高鋼水質(zhì)量；但由于鋼錠澆鑄尺寸較大，鋼水冷卻緩慢，且高速鋼化學(xué)成分復(fù)雜，合金元素含量高，使其萊氏體組織粗大，碳化物偏析嚴重。碳化物偏析程度反映了高速鋼質(zhì)量的優(yōu)劣，嚴重的偏析降低了高速鋼的性能，使鋼的鍛、軋加工困難，高合金、高性能高速鋼的發(fā)展受限。
粉末冶金高速鋼改變了傳統(tǒng)的高速鋼澆鑄與成錠工藝，采用了霧化制粉及壓力加工成形。國際上較先進的粉末高速鋼制造基本工藝是將冶煉完、符合化學(xué)成分要求的鋼水經(jīng)強力高壓氮氣霧化，細小液滴瞬間迅速凝固成合金粉末顆粒，其粒度相當(dāng)于一般鑄錠億萬分之一的“超細小鋼錠”，形成了極快冷凝固制粉。霧化制粉完成后，合金粉末顆粒經(jīng)篩分、裝包套、搖實、抽真空脫氣等工序，再經(jīng)冷、熱等壓力加工成錠。粉末冶金高速鋼的優(yōu)點為成分均勻、碳化物無偏析，易實現(xiàn)高合金化；與電爐鋼比較，其強韌性大幅度提高，熱處理變形小，尺寸穩(wěn)定性高，可磨削性能好。
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