日前,陕西某机械厂从国外进口一种粉末冶金高速钢丝锥,在应用中发现了一些值得深思的技术问题。有些机械零件非常精密,在制造过程中要求材料必须在热处理之后进行切削加工,这样可以避免因热处理变形的影响,从而才能保证对零件的高精度要求。但是由于材料在热处理之后,强度和硬度等性能大幅度提高,因此极大地增加了切削加工的难度。在这种情况下则必须使用高性能的刀具。通常对于形状比较简单的刀具,采用硬质合金;而对于形状比较复杂的刀具,就必须使用性能高的粉末冶金高速钢材。粉末冶金高速钢中的碳化物颗粒细小、分布均匀,不但解决了用常规铸锭方法生产的高速钢中的碳化物偏析、颗粒粗大等问题,并且还可以生产出碳和合金含量更多、性能更高的新品种高速钢材,用于进行对难切削材料的加工。

陕西某机械厂生产的一种高强度钢精密机械零件,必须在热处理之后进行加工,热处理之后其硬度高达50HRC以上,最后还需要用丝锥进行套扣。这时用常规高速钢丝锥根本加工不动,而用硬质合金生产不出这种精密、复杂的丝锥刀具。因此,该厂进口了价格昂贵的高性能M12粉末冶金高速钢丝锥,使用这种丝锥虽然能够对该高强度钢零件进行套扣加工,但也发现丝锥较脆,易崩刃损坏。为了弄清问题,众多专家们已对这种丝锥的化学成分、夹杂物、硬度、金相组织、碳化物和表面涂层等情况进行了解剖分析,试验结果如下:(1)化学成分(质量分数)%为:1.80C,0.10Si,0.29Mn,0.012P,0.003S,4.03Cr,2.59Mo,2.191W,4.24V,10.66Co,0.25Ni。钢中的碳和合金含量很高,从而保证了钢的硬度、耐热性和耐磨性等性能很好。该钢的纯净度高,S、P含量很低,(2)夹杂物分析结果表明,A和C类夹杂物为0级,B和D类夹杂物为0.5级,说明粉末冶金高速钢的冶金质量确实很高。(3)丝锥柄端部硬度值在69.6～70.0HRC范围之内;工作部位端在距离边缘0.05～0.45mm之间的硬度值都在HV0151020～1040范围之内,硬度很高,并且比较均匀。(4)金相组织观察发现:晶粒很细,晶粒度为12级;回火程度充分,表面无脱碳。但是碳化物形状已不够圆整,已向角状变化,有淬火过热现象。(5)碳化物颗粒细小,原始尺寸均在3μm以下;碳化物数量很多,其类型为M6C和MC,且M6C远多于MC。但是,碳化物粘连现象显著,有时多颗碳化物粘连在一起,其中既有M6C也有MC“长”在一起,可视为同一颗碳化物,其尺寸长达6μm以上。这种情况对钢的性能、特别是韧性非常不利。(6)丝锥经过表面处理,涂层为Ti(CN),其厚度很均匀,约为2μm,与基体结合紧密。

基于此,该丝锥能够用于加工硬度高于50HRC的高强度钢材。丝锥的韧性差咎其原因:可能是该粉末冶金高速钢丝锥在热加工成材过程中,由于热加工温度过高及保温时间过长,致使碳化物粘连长大,对钢的韧性危害很大,使丝锥变脆;再者,可能是丝锥在淬火时由于温度较高产生了过热,使丝锥变脆。如果以上这两种情况得到改善,定能提高韧性、减少崩刃,使丝锥的使用寿命延长。粉末冶金高速钢由于碳和合金含量很高,碳化物颗粒多而细,在加热过程中碳化物非常容易发生变化,因此其热加工和热处理的规律常有别于一般高速钢。这种情况应当引起粉末冶金高速钢的生产者和使用者的注意。