前言：
有鑒于國(guó)內(nèi)對(duì)粉末高速鋼之應(yīng)用與認(rèn)知尚未普及，且一般業(yè)界對(duì)粉末高速鋼僅止于「貴」，價(jià)格高于傳統(tǒng)高速鋼3~4倍而怯步，其中貴的內(nèi)容為何？貴的是否值得？而一加探究，殊不知材料費(fèi)用僅占整個(gè)模具費(fèi)用之「冰山一角」本文就粉末高速鋼及傳統(tǒng)高速鋼在材料特性、熱處理、機(jī)械加工、實(shí)物應(yīng)用方面做比較性之?dāng)⑹雠c研討。
壹：粉末高速鋼之簡(jiǎn)介：
合金粉末的制成技術(shù)，在冶金技術(shù)較先進(jìn)國(guó)家發(fā)展研發(fā)距今已逾二十年歷史，在這其間不斷的改良及突破，研發(fā)出高質(zhì)量的粉末合金高速鋼 (High Speed Steel produced by Power Metallurgy) 簡(jiǎn)稱粉末高速鋼 (PM)。
貳：粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼制成之不同處
一． 傳統(tǒng)高速鋼的制成，大都使用較大型的電弧熔煉鋼材及添加所需或不足的合金原料，經(jīng)過(guò)除氣，除渣的過(guò)程（俗稱二次精煉），倒入坩鍋內(nèi)，再澆鑄入鋼錠，合金鋼錠經(jīng)過(guò)熱鍛，再制成所需尺寸的鋼條。
二． 粉末高速鋼的制成：通常都使用較小的熔爐，經(jīng)過(guò)精細(xì)的二次精煉，熔煉出所需要之成份穩(wěn)定的鋼水，此鋼水經(jīng)由細(xì)澆孔流出，用高壓氣使體使其吹成霧化，瞬間急速形成極微細(xì)近似圓形的鋼粒粉末，再經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選，倒置內(nèi)鋼錠成罐內(nèi)，抽真空，形成完全氣密，再經(jīng)過(guò)HIP (Hot Isostatic Pressing)燒結(jié)均壓處理，粉末鋼錠成型罐內(nèi)部達(dá)到*的結(jié)實(shí)（沒(méi)有任何氣孔）。完成后，粉末鋼錠經(jīng)過(guò)完全退火，再經(jīng)過(guò)熱鍛制成所尺寸的黑皮鋼條，因表層有一層脫碳層，必須完全去除，尤其粉末高速脫碳層較傳統(tǒng)鋼料為厚，必須完全去除，以下表例為必須去除黑皮脫碳層的*少厚度值，提供參考：
|
A(m/m) |
F(m/m) |
A(m/m) |
F(m/m) |
A(m/m) |
F(m/m) |
A(m/m) |
F(m/m) |
|
10 |
8 |
60 |
55.5 |
110 |
103 |
160 |
151 |
|
20 |
17.5 |
70 |
65 |
120 |
113 |
170 |
161 |
|
30 |
27 |
80 |
75 |
130 |
130 |
180 |
170 |
|
40 |
36.5 |
90 |
84 |
140 |
140 |
190 |
180 |
|
50 |
46 |
100 |
94 |
150 |
150 |
200 |
189 |
注：，上表中 A：表示黑皮料的外徑或厚度尺寸，單位：m/m.
B：表示去除黑皮的外徑或厚度尺寸，單位m/m.
叄．粉末高速鋼較傳統(tǒng)高速鋼之優(yōu)點(diǎn)：
一、 無(wú)方向性。粉末高速鋼經(jīng)由極細(xì)的鋼粒加壓燒結(jié)而成，所以各個(gè)點(diǎn)的壓縮強(qiáng)度、沖擊性、抗折力、韌性都相同。沒(méi)有俗稱「直絲」及「橫絲」在同一塊材料中的差異，以及網(wǎng)狀組統(tǒng)和水紋組織的產(chǎn)生，如上圖標(biāo)。
二、 結(jié)晶顆粒細(xì)致均勻：粉末高速鋼經(jīng)由極細(xì)的鋼粒粉末組成，再經(jīng)由HIP燒結(jié)，內(nèi)部組織細(xì)致均勻。傳統(tǒng)高速鋼因在制成合金鋼錠時(shí)碳化物太早析出，造成結(jié)晶顆粒組大化，和大小不均勻的現(xiàn)象。由（圖一）及（圖三）比較，（圖一）中碳化物結(jié)晶分布不均及大小不均勻。（圖三）為粉末高速鋼組織。
三、 熱處理能提高硬度：以同系種的高速鋼為例：傳統(tǒng)高速鋼 (JIS SKH-51 : AISI M2)一般熱處理后硬度為HRC 62-64，而同為Mo(鈤)系粉末高速鋼熱處理后硬度為HRC63~66，以25t x 100 x 100為例，熱處理時(shí)淬火溫度（沃斯田鐵化溫度）粉末高速鋼比傳統(tǒng)高速鋼低30℃~80℃，且淬火容許冷卻時(shí)間較傳統(tǒng)高速鋼為長(zhǎng)，接近空冷也有優(yōu)異的高硬度值。
四、 熱處理變形減少：粉末高速鋼由極細(xì)小的鋼粒粉末結(jié)合，熱處理后材料尺寸會(huì)較原先尺寸為大一點(diǎn)，且會(huì)四面八方同時(shí)加大，而傳統(tǒng)高速鋼因有方向性熱處理后的尺寸加大不一致，甚至有些地方尺寸會(huì)縮小，使原形體變形。
五、 沒(méi)有偏析的現(xiàn)象：傳統(tǒng)高速鋼因在熔煉過(guò)程中各元素的分布情形不是很均勻，所以當(dāng)熱處理時(shí)各金屬元素與碳結(jié)合成碳化物時(shí)，分布的位置不平衡而產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，在加工或使用上壽命不一，質(zhì)量及壽命較難掌握。粉末高速鋼則沒(méi)有此種情形。所以粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼相同硬度時(shí)，粉末高速鋼的被加工性較好，且不易變形。
六、 沒(méi)有非金屬介在物：因粉末高速鋼的每一顆細(xì)鋼粒（粉末）都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選，內(nèi)含的雜質(zhì)及非金屬物趨近于零，成型后成份很穩(wěn)定。尤其現(xiàn)今使用線切割的普遍化，每塊材料的非金屬介在物，不應(yīng)存在影響工時(shí)及質(zhì)量。
七、 耐磨性：在熱處理淬火溫度相同時(shí)，粉末高速鋼的硬度高于傳統(tǒng)高速鋼，故其耐磨性亦優(yōu)于傳統(tǒng)高速鋼，且顆粒細(xì)小均勻，沒(méi)有偏析，耐磨性依使用情形不同可增加50%~200%。
八、 韌性：當(dāng)傳統(tǒng)高速鋼要達(dá)到粉末高速鋼相同硬度時(shí)，勢(shì)必提高其淬火溫度，致使內(nèi)部碳化物顆粒結(jié)晶成長(zhǎng)粗大化，而降低韌性，粉末高速鋼結(jié)晶顆粒細(xì)致均勻，無(wú)方向性故韌性較佳。
肆、粉末高速鋼之分類：
粉末高速鋼制成與傳統(tǒng)高速鋼不同處在于制造程序上之差異，及加添些不足的金屬元素，亦可依需求熔煉制出各種成份元素的鋼料。大體上與傳統(tǒng)高速鋼一樣分為Mo(鉬)系及W(鎢)系兩大型系。Mo系的材料韌性較佳，W系的材料耐磨性較好，高溫硬度較高，耐沖擊較強(qiáng)。
伍、粉末高速鋼之熱處理：
任何一種鋼材的使用好壞，絕大部份取決于熱處理的選擇及條件。大致上Mo系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1200℃ (各廠家的成份不同而有高低)。W系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1240℃。粉末高速鋼熱處理成敗尤重視回火程序。Mo系粉末高速鋼熱處理時(shí)應(yīng)防止Mo元素「脫漏」的現(xiàn)象。
陸、粉末高速鋼之研磨：
一、研磨砂輪的選擇：要選擇切削力較好的砂輪，如CBN砂輪。
二、防止研磨過(guò)熱：要防止研磨時(shí)局部溫度大于回火溫度，*好用濕磨。
三、防止研磨時(shí)產(chǎn)生殘留應(yīng)力：每次的力量不可太大，正常進(jìn)刀量每次不超超過(guò)0.03m/m，并保持經(jīng)常性的研磨輪整修，削銳，及研磨屑清理，是做好研磨的必要課題。
柒、粉末高速鋼之線切割：
工件經(jīng)過(guò)線切割會(huì)產(chǎn)生「放電白層」應(yīng)盡量去
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