關鍵詞:粉末冶金高速鋼；M2Al耐磨性；試驗

　　從表2中可以看出，在560 ~ 600℃的工作溫度范圍內，ASP2053的回火硬度下降幅度比其他鋼更大，甚至比低合金HSS301鋼還要差。隨著回火溫度的升高，該鋼與M2Al鋼之間相應的硬度差增大到600℃，達到3.7HRC。文中提到鋼板鉆頭在鉆孔時需要具有較高的高溫硬度。M2Al鋼在500℃測得的高溫硬度為724HV10(相當于≈61HRC)，ASP2053鋼的高溫硬度低于M2Al?？紤]到表2中的數(shù)值，用ASP2053代替M2Al作為鋼板鉆頭來提高刀具壽命顯然是不合適的。

　　表1各種鋼的化學成分和熱處理硬度

　　鋼種化學成分(質量分數(shù)，%)HSSPM淬火回火硬度HR CCW mocrvco 1 m2 al 1 . 16 . 04 . 12 . 0 al 1.066 ~ 672m 20.856 . 15 . 04 . 12.064 ~ 653 ASP 20532.484 . 23 . 14 . 28.0√。5√676 ASP 20521 . 610 . 52 . 04 . 85 . 08 . 0√677 XV c 51.25103.54 . 23.510√678 yxm 601.055 . 56.54 . 21.78 . 0679 Cr 12 mov 1.51 . 0120.3510s uh 34 Cr 11 si 2 mo 0.41.011 si 2 u 7

　　(2)從表1的鋼成分來看，ASP2053的各合金元素含量均高于301鋼，但ASP 2053在560℃以上回火的硬度低于301鋼，現(xiàn)以其回火碳化物成分相來解釋(見表3)。

　　淬火后ASP2053鋼的未溶碳化物中只有大量(14.7%)的高硬度(2800 HV)MC，沒有M6 C。這種MC是鋼水霧化過程中從液相中直接析出的預共晶碳化物。在其化學成分中，釩是主要的合金元素，還含有一定量的W和Mo元素(約20質量%)。這大大減少了主要由W和Mo組成的M6C碳化物的數(shù)量。在1180℃淬火加熱時，這少量的M6C碳化物完全溶解在奧氏體中(未達到W和Mo在1180℃的飽和溶解度)，所以表3中的ASP2053鋼在淬火后沒有未溶解的M6C碳化物。相反，雖然301鋼中W和Mo元素的總含量低于ASP2053鋼，但其低V含量使1.7%的未溶初生MC碳化物(見表3)，只需少量W和Mo， 而301鋼有足夠的M6C碳化物，使奧氏體溶解的W、Mo元素在淬火加熱時達到飽和，有1.3%的M6C未溶解。

　　ASP2053在1180℃淬火加熱時，奧氏體中溶解的W和Mo的量低于301鋼的相應值，其量為W0.7%，Mo1.1%[1](質量分數(shù))(該值低于M2鋼的正常值W0.8%，Mo 1.67%(1230℃淬火)。ASP2053淬火奧氏體中W和Mo含量較少，使其在560～620℃回火時硬度低于301鋼和M2Al鋼。

　　鋼軌U75V鋼熱處理后，顯微組織中高硬度(960HV，相當于67HRC)的細片狀碳化物(20 ~ 25 μ m× 0.2 ~ 0.4微米)的尺寸大于HSSPMASP2030刀具中碳化物(φ 1 ~ φ 2微米)的尺寸。在切削過程中，刀具切削刃上略突出于基體的微小碳化物會不斷被鋼軌上細長、高硬度的Fe3C碳化物刮擦，并被巨大的切削力推動，使切削刃上的微小碳化物迅速脫落，撕裂高速鋼晶界，造成晶粒的損失和刀具的磨損。

　　表2幾種高速鋼不同回火溫度下的硬度

　　注:1.301鋼為低合金。高速鋼W3Mo2Cr4VSi，見表1。

　　2.鋼號的指標是其淬火溫度℃。

　　HSS鋼的回火硬度HRCM2Al(1220℃)回火溫度/℃×1h×2 M2Al與ASP的硬度差2053.564.53.8 ASP 2053 (1180℃)、ASP 2030 (1180℃)、M2 (1240℃)、301 (1180℃)。

　　表3淬火后的幾種高速鋼未溶解的一次碳化物的量(體積分數(shù)，%)

　　注:1。ASP 2053/2030的組成見表1。

　　2.淬火溫度是鋼級代碼的下標。

　　碳化物ASP2053M2AlASP2030M2301碳化物(1180℃)(1220℃)(1180℃)(1205℃)(1180℃)(硬度hvm6c 7 . 967 . 01 . 1600 MC 14 . 72 . 1868666666667

　　M2Al鋼是一種常見的熔煉型HSS，其碳化物尺寸比HSSPM大，表面積更大，與HSS基體結合力強，不易被切削力推離。因此，雖然ASP2030比M2Al鋼具有更多的高硬度MC碳化物(2800HV)，但兩種鋼的熱硬度幾乎相同(見表2)，但兩種鋼的實際切削壽命幾乎相同。因為ASP2030鋼的單價幾乎是M2Al鋼的8倍，所以兩者的性價比相差很大。所以HSSPMASP2030不能代替M2Al作為鉆鋼軌的鋼板鉆。

　　HSSPMASP2052(見表1)用作銑刀(φ63mm)在鋼板上鉆螺旋槽。銑削螺旋槽的銑刀是各刀具廠使用的自用刀具，一般由M2高速鋼制成。因為工件也是高速鋼，磨損很快。為了提高M2Al鋼板切槽刀的使用壽命，將切槽刀的材質由M2改為HSSPMASP2052。ASP2052是目前高速滾齒滾刀和干切滾齒滾刀的材料(見表1)，是高釩(5%)高鈷(8%)高性能HSSasp2053的價格。M2、ASP2052和M2Al的特性如表5所示。

　　高碳M2AlHSS的退火顯微組織難以加工:

　　(1)大量高硬度碳化物顆粒的總量達到23.5%(體積分數(shù)，%)，這對于一般工程材料來說是很低的(見圖4)。

　　(2)普遍性高速鋼中鉻的碳化物為M23C6(硬度1000HV)，在高碳HSS中間分為M7C3(硬度1800HV)。

　　(3)有較大的碳化物(12 ~ 16微米)形成硬點。

　　表4M2Al、ASP2030和U75V材料性能特征

　?、俅慊饻囟葹?180℃。

　　(3)見金相圖1 ~ 3。

　　鋼板鉆孔材料鋼軌材料HSP masp 2030 m2 alu 75v項目1號硬度66 ~ 67 HRC 66 ~ 67 HRC > 360 ~ 380 HBW2材料組織③淬火回火馬氏體+未溶碳化物> 80%片狀+球狀珠光體3總碳化物(體積分數(shù)，%) 1110② ~ 12m6ccm6cmc細長Fe3C657.92.1≈10碳化物硬度HV數(shù)各種碳化物(體積分數(shù)，%)4細長Fe3C20 ~ 35(長度)× 0.2

　　圖1M2Al淬火和回火顯微組織

　　圖U75V鋼軌的結構

　　圖3 3asp 2030的淬火和回火組織

　　圖4M2Al退火微結構

　　表5 M2、ASP2052和M2Al的材料性能特征

　?、俅慊饻囟葹?240℃。

　　③淬火溫度為1230℃。

　　工程開槽刀具材料鋼板鉆孔材料HSP masp 2052 m2 mal 1硬度66 ~ 67 HRC 64 ~ 66 HRC 240 ~ 250 HBW2材料組織淬火回火馬氏體+未溶碳化物退火索氏體+碳化物中總碳化物3組織(體積分數(shù)，%) 14.5①8.5③23.5②M6 cmcm 6 CCM 6cm 23 c 6+m7c 3 MC 59 . 57 . 01 . 51472.5碳化物硬度HV ~碳化物數(shù)量(體積分數(shù)，%)4碳化物粒度

　　HSPMSXVC5和YXM60的調質硬度均為66 ~ 67 HRC，均具有良好的熱硬度。首先要加工的材料是耐磨冷加工。模具鋼Cr12MoV(見表1)，退火硬度為240HBW。HSSPMXVC5的切削壽命只有YXM60的60%，低很多。原因是Cr12MoV的退火組織中有18%(體積分數(shù))的高硬度M7C3碳化物，其硬度達到1800HV，粒度較大，達到18 ~ 24微米，大顆粒較多。

　　這個例子的結果和本文的論證是一樣的。另一種加工材料是回火至硬度為345HBW的耐熱鋼4Cr11Si2Mo(見表1)，其組織為索氏體和鐵素體。HSSPMXVC5的切削壽命是YXM60的140%，高很多。原因是耐熱鋼的調質硬度高達345HBW，使端銑刀的切削力提高了50%左右(相對于170HBW的硬度)。淬回火后高速鋼的力學性能優(yōu)于普通熔煉高速鋼，尤其是韌性。這樣就減少了端銑刀刀刃的微崩，減少了刀具磨損，延長了刀具壽命。

　　另一方面，本文鋼軌的硬度高達360 ~ 380 HBW，應該有利于HSSPMASP2030鋼板鉆頭的工作壽命，但U75V鋼軌粗大的Fe3C硬質合金仍導致其失效。順帶一提，文中提到的HSSPMASP2030、ASP2052、ASP2053都是銷量不錯的知名品牌，都有很多可以發(fā)揮作用的場合。

　　具有均勻細小碳化物的“高速切削刀具”不適于加工普通熔化物。高速鋼(例如M2，W9)，高性能高速鋼(如M2Al、M35)、高鉻冷加工模具鋼(如Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1)、共析調質鋼軌U75V。加工材料的共同特點是顯微組織中存在大量高硬度碳化物。

　　參考資料:

　　[1]吳立志。低合金高速鋼淺談組織、性能與合金化[J].河北冶金，1991年2月。

　　蘇州東锜公司的戰(zhàn)略合作伙伴，法國ERASTEEL鋼鐵廠，是全球粉。高速鋼粉末冶煉技術獲得者、ASP品牌創(chuàng)造者R&D；塑料和壓鑄鋼的合作伙伴德國格力茨鋼廠成立于1779年，在全球擁有龐大的銷售網(wǎng)絡和的技術力量，鍛造能力強，在行業(yè)內處于領先地位。

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