粉末高速鋼的制程
粉末高速鋼制程基本可分為兩階段,第一階段為粉末鋼錠的制造,第二階段為轉(zhuǎn)質(zhì)加工。兩制程參數(shù)精確的控制,方可獲得成份均勻組織細(xì)致之均方向性棒材。
1.粉末鋼錠制程
GPM A30鋼錠生產(chǎn)途程如圖1,為熱均壓制程。預(yù)先配制之合金配料經(jīng)感應(yīng)爐熔解后,均勻鋼液經(jīng)由高壓氮?dú)饣驓鍤忪F化成粉末,粉末填充于鋼罐內(nèi),粉末量約達(dá)70%鋼罐之體積。經(jīng)抽氣、氣密性檢查、封罐等程序之粉末鋼罐粗胚,于熱均壓設(shè)備進(jìn)行高溫高壓之燒結(jié),燒結(jié)溫度控制在約1150℃,熱均壓后之GPM A30粉末鋼錠其密度可達(dá)97-100%理論密度(8.07)。
2.轉(zhuǎn)質(zhì)加工制程
粉末高速鋼之轉(zhuǎn)質(zhì)加工制程如圖2,主要藉由鍛造、輥軋等熱加工制程來改變鋼錠的形狀及獲致100%致密的鋼材組織。粉末高速鋼鋼錠轉(zhuǎn)質(zhì)加工之最重要制程參數(shù)為熱加工溫度與加工道次截面縮減率(Reduction of Area)。加工溫度之設(shè)計(jì),須考量避免過高之溫度導(dǎo)致碳化物粗化及過熱現(xiàn)象,而過低之溫度則易形成鍛造鋼錠表面的破裂(Crack)。由于榮剛重工擁有四鍛模精密鍛造機(jī)(如圖3,4),可配合道次截面縮減率設(shè)計(jì)及精確控制粉末高速鋼鋼錠鍛造加工溫度范圍,以產(chǎn)制碳化物均勻細(xì)致分布之粉末高速鋼棒材。
三、粉末高速鋼特色
由于快速的凝固制程,金屬粉末幾乎無偏析的現(xiàn)象,經(jīng)壓制燒結(jié)成粉末鋼錠,再經(jīng)精確轉(zhuǎn)質(zhì)加工,獲得顯微組織非常細(xì)致均勻分布且具均方向性(Isotropic),使得材料性質(zhì)得以提升,如韌性、硬度等,圖5顯示粉末高速鋼之特色及應(yīng)用。由于具有均勻細(xì)致之組織,其韌性、耐疲勞等機(jī)械性質(zhì)得以提升,應(yīng)用于切削刀具時(shí),可提高非連續(xù)式切削能力,應(yīng)用于沖棒及模具時(shí),可提升冷鍛或熱鍛之沖壓能力。
由于粉末高速鋼具有均方向之組織,當(dāng)材料經(jīng)熱處理(淬火回火)時(shí),其各方向之尺寸變化相較于傳統(tǒng)高速鋼差異性較小,工件尺寸得以穩(wěn)定控制,制成之模具可獲得較佳之精度。模具于上線使用后,經(jīng)下線檢修再研磨之工時(shí),相較于傳統(tǒng)工具鋼之模具,因其磨耗較小且均勻,可節(jié)省模具再研磨加工之時(shí)間(Re-grinding Time)。由于粉末高速鋼具有上述之特色,應(yīng)用于切削刀具及工模具,其使用壽命具較佳之再現(xiàn)性。
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