高速工具钢的高性能化现状及未来发展趋势

高速工具钢的高性能化现状及未来发展趋势
    在万能百科事典《Wikipedia)>中，对“高速钢”做如下叙述：“被屡屡称为“高速”的高速钢，是补充了工具钢在高温下耐软化性的欠缺，作为能以更高速度切削金属材料的工具材料而开发的钢种，也称为高速工具钢。为增强高速钢在高温下的硬度和耐软化性，在钢中大量添加铬、钨、钼、钒等金属成分，在进行淬火等热处理后，经过研磨成型后使用。比超硬合金的耐磨损性差，但韧性好。在实现更高速度切削和通过粉末冶金法生产普及该合金之前，被广泛用于金属材料的切削。”
    在切削加工领域，近年来工作机械不断发展，普及了高速切削，主要工具材料由高速钢向超硬合金和陶瓷材料等方面变化。高速钢是在1990年前后发明的，其鼻祖是Taylor．F．W。提倡表示切削速度(V)和工具寿命关系(T)的VT线图的也是Taylor。超硬合金及cBN工具等高速切削领域远远超越了高速钢的性能，但在这些领域使用的也是Taylor的VT线图。此外，DI罐的冲压成型是每分钟1000个以上，锻压是以每分钟100个以上的高速进行加工。这类冷加工成型用的金属模都使用了超硬合金。
    与之相比，锻造加工的成型速度属于低速领域。在冷锻方面，随着封闭锻造、高刚性加工等技术的进步，从高精度加工这点来说，应使用弹性系数高的超硬合金。然而，高速钢由于其悠久的历史和具有的特点仍被广泛使用。即使今天，还被用在超硬合金方面韧性不足领域的金属加工方面。在切削工具方面，用于像立铣刀一样切屑不能自由排出的钻头及丝锥等用途，还可作为金属锯刃材料使用。此外，在金属模方面，被用于齿轮这种需要韧性的冷锻和精密冲压加工，而且在包括热冲击的中温锻造方面，陶瓷和超硬合金的使用事例很有限，所以至今高速工具钢仍是这些领域的主要用钢。因此，在高速钢原本具有的耐磨损性、耐热性特点的基础上，对能最大限度发挥韧性这一特点的新材料制造工艺—— 粉末冶金法和重熔法工艺进行了组合开发，这种粉末高速钢、基体高速钢已上市流通。在超硬合金方面，为了弥补拉伸应力下易产生破损的缺陷，对金属模材料同样进行改良，调整了WC粒度，采取了结合相Co的固溶强化。关于反向挤压冲孑L、齿轮、封闭锻造等对金属模增加的不同负荷，对材料也做了顺序排列。高速钢和超硬合金的疲劳试验方法不同，有必要在相同试料、相同试验条件下重新试验，但通过对硬度进行归纳整理，也显示出了超硬开发合金、粉末高速钢、基体高速钢各自的特点。由于高速钢压缩疲劳的数据很少，因此希望今后采用高硬度范围的数据，若根据硬度来归纳整理，它位于超硬合金的延长线上。现在盛行采用物理气相蒸镀(PVD)法在表面形成高耐磨性氮化钛(TiN)皮膜，为了在表面处理的同时提高耐磨损性。从包括拉伸的疲劳试验结果证明，粉末高速钢、基体高速钢的疲劳强度比过去高速钢JIS SKH51优良。
    根据抗折强度对粉末高速钢、基体高速钢的定位，现在，各特殊钢厂正在对基体高速钢进行排序整理。今后，为了能将各类工具、金属模材料的区别使用方法正确提示给顾客，必须进行与应力场相应的疲劳破坏寿命数据的积累，以及提供与使用先进的PVD法处理后，形成高性能皮膜相组合的耐磨损性数据。
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