Εφαρμογή υλικών από χάλυβα υψηλής ταχύτητας

Το υλικό εργαλείων από χάλυβα υψηλής ταχύτητας αποτελείται κυρίως από δύο βασικά συστατικά:Το ένα είναι καρβίδιο μετάλλου (καρβίδιο βολφραμίου, καρβίδιο μολυβδαινίου ή καρβίδιο βαναδίου), το οποίο δίνει στο εργαλείο καλύτερη αντοχή στη φθορά.Το δεύτερο είναι η χαλύβδινη μήτρα που κατανέμεται γύρω της, η οποία κάνει το εργαλείο να έχει καλύτερη σκληρότητα και την ικανότητα να απορροφά κρούση και να αποτρέπει τον κατακερματισμό
Διαπιστώθηκε ότι το μέγεθος των κόκκων του χάλυβα υψηλής ταχύτητας έχει μεγάλη επίδραση στις ιδιότητες του χάλυβα υψηλής ταχύτητας.Αν και η αύξηση της ποσότητας των σωματιδίων μεταλλικού καρβιδίου στον χάλυβα μπορεί να βελτιώσει την αντίσταση στη φθορά του υλικού, με την αύξηση της περιεκτικότητας σε κράμα, το μέγεθος του καρβιδίου και ο αριθμός των συσσωματωμάτων θα αυξηθούν επίσης, γεγονός που θα έχει εξαιρετικά αρνητικό αντίκτυπο στην σκληρότητα του χάλυβα, επειδή οι μεγάλες συστάδες καρβιδίου μπορεί σύντομα να γίνουν το σημείο εκκίνησης των ρωγμών.Ως εκ τούτου, οι ξένες χώρες έχουν πραγματοποιήσει έρευνα πολύ νωρίς για να επιδιώξουν τον λεπτό κόκκο του χάλυβα υψηλής ταχύτητας.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1960, η διαδικασία κατασκευής χάλυβα υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σκόνης αναπτύχθηκε με επιτυχία στη Σουηδία και εισήλθε στην αγορά στις αρχές της δεκαετίας του 1970.Αυτή η διαδικασία μπορεί να προσθέσει περισσότερα στοιχεία κράματος στον χάλυβα υψηλής ταχύτητας χωρίς να βλάψει την αντοχή, τη σκληρότητα ή την ικανότητα λείανσης του υλικού, έτσι ώστε το εργαλείο με υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στη φθορά, να απορροφά την κρούση κοπής και να είναι κατάλληλο για επεξεργασία με υψηλό ρυθμό κοπής και μπορεί να γίνει διαλείπουσα επεξεργασία κοπής.Ωστόσο, συνδυάζει την καλή σκληρότητα του χάλυβα υψηλής ταχύτητας με την υψηλή αντοχή στη φθορά του τσιμεντοειδούς καρβιδίου.Λόγω της λεπτής και ομοιόμορφης κατανομής των σωματιδίων καρβιδίου στον χάλυβα υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σκόνης, η αντοχή και η σκληρότητά του βελτιώνονται σημαντικά σε σύγκριση με τον συνηθισμένο χάλυβα υψηλής ταχύτητας με την ίδια περιεκτικότητα σε καρβίδιο.Με αυτό το πλεονέκτημα, τα εργαλεία χάλυβα υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σκόνης είναι πολύ κατάλληλα για περιπτώσεις μηχανικής κατεργασίας με μεγάλη κρούση κοπής και υψηλό ρυθμό αφαίρεσης μετάλλων (όπως κοπή με κάμψη, διαλείπουσα κοπή κ.λπ.).Επιπλέον, επειδή η αντοχή και η σκληρότητα του χάλυβα υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σκόνης δεν θα εξασθενήσει από την αύξηση της περιεκτικότητας σε καρβίδιο μετάλλων, οι κατασκευαστές χάλυβα μπορούν να προσθέσουν μεγάλη ποσότητα στοιχείων κράματος στον χάλυβα για να βελτιώσουν την απόδοση των υλικών εργαλείων.Ταυτόχρονα, επειδή οι πόροι βολφραμίου (W) είναι στρατηγικοί πόροι και τα σύγχρονα καρβίδια με τσιμέντο χρησιμοποιούν πόρους βολφραμίου σε μεγάλες ποσότητες, ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας χαμηλής περιεκτικότητας σε βολφράμιο έχει γίνει μια κατεύθυνση έρευνας και ανάπτυξης χάλυβα υψηλής ταχύτητας.Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας που περιέχει κοβάλτιο (HSS-Co) έχει αναπτυχθεί σε μεγάλο αριθμό σε χώρες του εξωτερικού.Αργότερα, αναγνωρίστηκε διεθνώς ότι ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας που περιείχε κοβάλτιο με περισσότερο από 2% περιεκτικότητα σε κοβάλτιο ήταν χάλυβας υψηλής ταχύτητας (HSSE).Το κοβάλτιο παίζει επίσης προφανή ρόλο στη βελτίωση της απόδοσης του χάλυβα υψηλής ταχύτητας.Μπορεί να προωθήσει τα καρβίδια να διαλυθούν περισσότερο στη μήτρα κατά τη διάρκεια της απόσβεσης και της θέρμανσης και να χρησιμοποιήσει υψηλή σκληρότητα μήτρας για να βελτιώσει την αντοχή στη φθορά.Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας έχει καλή σκληρότητα, θερμική σκληρότητα, αντοχή στη φθορά και δυνατότητα λείανσης.Η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο του συμβατικού χάλυβα υψηλής ταχύτητας κοβαλτίου στον κόσμο είναι συνήθως 5% και 8%.Για παράδειγμα, το W2Mo9Cr4VCo8 (αμερικανική μάρκα M42) χαρακτηρίζεται από χαμηλή περιεκτικότητα σε βανάδιο (1%), υψηλή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο (8%) και σκληρότητα θερμικής επεξεργασίας 67-70HRC.Ωστόσο, υιοθετούνται επίσης ειδικές μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας για την απόκτηση σκληρότητας 67-68HRC, η οποία βελτιώνει την απόδοση κοπής του (ειδικά διακοπτόμενη κοπή) και βελτιώνει την αντοχή σε κρούση.Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας από κοβάλτιο μπορεί να κατασκευαστεί σε μια ποικιλία εργαλείων, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κοπή δύσκολα στη μηχανή υλικών με καλό αποτέλεσμα.Λόγω της καλής του απόδοσης λείανσης, μπορεί να γίνει πολύπλοκα εργαλεία, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως διεθνώς.Ωστόσο, η Κίνα έχει έλλειψη πόρων κοβαλτίου και η τιμή του χάλυβα υψηλής ταχύτητας κοβαλτίου είναι ακριβή, περίπου 5-8 φορές μεγαλύτερη από αυτή του συνηθισμένου χάλυβα υψηλής ταχύτητας.