金屬加工 | 什麼是粉末高速鋼

很多人可能都聽說過粉末高速鋼這種材料，那麼它是什麼樣的材料呢，是不是又是一種新材料呢？

什麼是粉末高速鋼

粉末高速鋼是利用合金粉末的製成技術，所製造出來的一種具有極高硬度（HRC63~70）的一種鋼材，

這種鋼材屬於高速鋼的一種，並不是不鏽鋼。

這種鋼材由於製造過程的獨特性，所以粉末高速鋼具有很好的耐高溫效能，在溫度達到600攝氏度時，其鋼材的硬度仍能保持在60HRC以上。

並且還具有諸多的優點，如熱加工效能好，韌性好，還能透過增加合金成分含量，將鋼材的硬度增加，變成超硬高速鋼。

粉末高速鋼由於其特有的效能，所以主要用於製造各種特殊的切削工具，如機床上所使用的刀頭，還有用於製造航空航天中，所使用的一些需要經受高溫的零部件等。

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粉末高速鋼的發展

其實粉末高速鋼已有幾十年的發展歷史了，並且發展到現在已是第三代。

從20世紀60年代開始，由於在冶金領域製備方法得到快速發展，這也就誕生了第一代粉末高速鋼，雖然各項效能與普通高速鋼相比有所提高，但受限於工藝水平，雜質的含量還是很高。

到了1991年有公司利用新的電渣加熱技術，就基本上解決了第一代粉末高速鋼，在製造過程中遇到的雜質含量高的問題，在化學成分相同的情況下，其產品效能有了很大的提高。

進入新世紀後，由於更加先進的生產裝置投入使用，使用的鋼粉顆粒更細，生產出來的粉末高速鋼各項效能又有提高，特點是抗彎強度提高了，雜質含量進一步下降，但化學成分並未改變，這也被稱為第三代粉末高速鋼。

粉末高速鋼與傳統高速鋼的差異

耐磨性

由於粉末高速鋼的顆粒（粉末）細小而均勻，並不會出現凝固不均勻的現象，內部結構均勻而穩定，所以在熱處理淬火溫度相同的情況下，粉末高速鋼的耐磨效能也會高於出普通高速鋼很多。

純度

粉末高速鋼在製備成型前，其原材料（粉末）都會進行嚴格的過濾篩選，這就會完全去除原料中的雜質和非金屬物質，就能讓粉末高速鋼成型後成分穩定，保證其產品質量。

無方向性

粉末高速鋼是由極小的顆粒（粉末）加壓燒結而成，所以整個產品各個部位效能和強度都會相同，就不會出現普通高速鋼那樣橫向或者縱向的組織結構，整個產品的綜合性能也就會更高。

有規律變形

雖然粉末高速鋼有著特殊的結構，在熱處理過程中同樣也會出現尺寸變形，但與普通高速鋼無規律的變形相比較（有些部位變大，有些部位變小），粉末高速鋼會整個產品有規律的變形（所有部位都會同時變大）。

粉末高速鋼的製造方法

與普通的高速鋼相比較，粉末高速鋼的主要成分都相同，主要也是由鉬（Mo）系和鎢（W）系構成的，其主要的區別還是在於，兩者之間製造工藝上的差異。

普通的高速鋼是透過將鋼材和其它合金原料，透過熔爐將其變成鋼水後，再經過澆築成型，熱鍛等工藝後成型的。

而粉末高速鋼在將鋼材和需要新增的合金原料熔鍊成鋼水後，要經過最主要的步驟，將鋼水經過澆築小孔流出後，用高壓氣體吹風讓其迅速冷卻，瞬間鋼水開始霧化，最後變成顆粒直徑非常小的高速鋼粉末。

再經過嚴格的篩選去除雜質，將其在真空環境中，進行靜壓燒結，製成粉末之間的間隙完全消失的緻密鋼坯，還要經過鍛，軋等處理後就會得到具有強度高，韌性好，耐磨等諸多優點的粉末高速鋼。

粉末高速鋼由於獨特的結構和良好的效能，這也彌補了普通高速鋼材料都很多先天缺陷，對整個鋼材的效能都是一個補充和提升，這讓人們在選擇和使用鋼材過程中有了更多的選擇。

文中Gif擷取自Youtube《Conventional Press-and-Sinter Powder Metallurgy》《Powder Metallurgy Process》《The atomization process》文中圖片擷取自《Grinding HSS Tools》《Conventional Press-and-Sinter Powder Metallurgy》

文章來源：製造原理公眾號