合金粉末的制成技术,在冶金技术较先进国家发展研发距今已逾二十年历史,在这其间不断的改良及突破,研发出高品质的粉末合金高速(Hight Speed Steel produced by Powder Metallurgy)简称粉末高速钢(PM)。
传统高速钢的制程,大都使用较大型的电弧熔炉来熔炼钢材及添加所需或不足的合金原料,经过除气,除渣的过程(俗称二次精炼),倒入坩锅内,再浇铸入钢锭模中,让其缓慢,徐徐冷凝成为合金钢锭,合金钢锭经过热锻,再制成所需尺寸的钢条。粉末高速钢通常都使用较小的熔炉,经过精细的二次精炼,熔炼出所需要之成份稳定的钢水,此钢水经由细浇孔流出,用高压气体使其吹成雾化,瞬间急速形成极微细近似圆形的钢粒粉末,再经过严格的筛选后,倒置入钢锭成型罐内,抽真空,形成完成气密,再经过HIP(Hot Isostatic Pressing)烧结均衡均压处理,粉末钢锭成型罐内部达到百分之百的结实(没有任何气孔)。
粉末高速钢优势
无方向性:粉末高速钢经由极细的钢粒加压烧结而成,所以各个点的压缩强度、冲击值,抗折力、韧性都相同。没有俗称「直丝」及「横丝」在同一块材料中的差异,以及网状组织和水纹组织的产生,如上图示。
结晶颗粒细致均匀:粉末高速钢经由极细的钢粒粉末组成,再经由HIP烧结,内部组织细致均匀。传统高速钢因在制成合金钢锭时碳化物太早析出,造成结晶颗粒粗大化,和大小不均匀的现象。
没有偏析的现象:传统高速钢因在熔炼过程中各元素的分布情形不是很均匀,所以当热处理时各金属元素与碳结合成碳化物时,分布的位置不平衡而产生偏析现象,在加工或使用上寿命不一,品质及寿命较难掌握。粉末高速钢则没有此种情形。所以粉末高速钢与传统高速钢相同硬度时,粉末高速钢的被加工性较好,且不易变形。
没有非金属介在物:因粉末高速钢的每一颗细钢粒(粉末)都经过严格的筛选,内含的杂质及非金属物趋近于零,成型后成份很稳定。尤其现今使用线切割的普遍化,每块材料的非金属介在物,不应存在影响工时及品质。
韧性:当传统高速钢要达到粉末高速钢相同硬度时,势必提高其淬火温度,致使内部碳化物颗粒结晶成长粗大化,而降低韧性,粉末高速钢结晶颗粒细致均匀,无方向性故韧性较佳。
粉末高速钢组织均匀、晶粒细小,消除了溶解高速钢难以避免的偏析,因而比相同成分的溶解高速钢具有更高的韧性和耐磨性,同时还具有热处理变形小、锻轧性能和磨削性能良好等优点。粉末高速钢中的碳化物含量大大超过溶解高速钢的允许范围,硬度提高,从而使耐磨性能得到进一步提高。