粉末冶金钢

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第50页（1345字）

近年来，已经生产了用粉末冶金(P／M)法来改善工具钢的性能。这种方法，是将一定成分的预合金熔体，用气体雾化并冷却得到的细粉末，经筛分并压入到抽真空的钢容器中，再经热等静压法使之完全压实达到紧密程度。粉末压块可用通常的冶金设备轧制或锻制到要求的尺寸，在某些情况下，可直接用压坯制成工具。

P／M工具钢有两个最主要的优点：可完全消除宏观偏析和具有细小均匀的碳化物分布。因而可获得更深的硬化层及高的硬化特性曲线(指在高温下较短的保温就可淬硬——译注)(见图8)。这点对有脱碳倾向的钼高速钢是很重要的。对大尺寸的棒材，P／M产品还可有较少椭圆度变形(见表13)。

图8 P／M材和普通材M2S(HC)工具钢淬硬特性曲线的比较棒材直径1200℃淬火，550℃2+2+2小时回火，在半径的中部测定硬度。

表13 大圆棒M2S钢椭圆度变形

注：(a)经正常热处理大直径减去最小直径。

在P／M工具钢中加入硫时，呈现有非常细小、均匀的硫化物。这些硫化物的存在可改善切削加工性。而且与普通法生产的工具钢相比，还具有更为良好的可磨削性(图9)，及较高的韧性(图10及表14)，这是由于它的显微组织得到了细化的缘故。

图9 P／M和普通生产的工具钢磨削比的比较

磨削比是用被磨掉的金属量除以磨轮的磨损量来测量的(高的磨削比意味着金属磨掉的效率较高)

图10 P／M和普通生产的M2S(HC)工具钢抗弯强度的比较

试样淬火并回火到HRC65。细线条为纵向抗弯强度；粗线条为横向抗弯强度

表14 P／M和普通工具钢的机械性能

据1979年报导，用P／M法生产的AISI高速钢产品有：M2、高硫和高碳M2、含硫M3(2)、M4、含硫M35、M42和T15。在各类用途中，P／M钢可以代替与之相对应的普通钢，特别适于大尺寸工具。

P／M法可消除有害的宏观偏析，可以较容易地制造出新的高合金工具钢。据报导现在可以供货的一种含1．50C，3．75Cr，3．00V，10W，5．25Mo及9Co的工具钢，其热硬度比任何高速钢都高。它已用于要求苛刻的切削刀具，如某些航天合金的切削加工及要求高速度、大进刀的切削刀具。另一种CPMlOV钢，含2．45C，5．25Cr，9．75V及1．30Mo，是针对要求具有极高的耐磨性的冷作和温作模具而设计的。这种钢的显微组织中，在基体上分布有硬而耐磨的钒碳化物。CPM10V钢在常温下的耐磨性超过T15钢。