Порошковая быстрорежущая сталь: методы обработки и способы получения

Отрасль металлургии постоянно развивается, внедряются новые
технологии, изменяются способы обработки металлических изделий. Однако тему,
затронутую сегодня, сложно назвать новинкой, ведь речь пойдёт о порошковой
быстрорежущей стали. Это уникальный состав. Обладающий рядом достоинств, и
получивший широкое распространение более 45 лет назад. Придумали порошковый
материал на рубеже 60-х и 70-х годов в Швеции, и буквально через пару лет он стал
востребованным на рынке. С развитием отрасли стали появляться некоторые
проблемы, связанные с высокой стоимостью, в результате чего твёрдосплавные
инструменты для обработки металлов заняли лидерские позиции, постепенно
вытеснив порошковые. Но и в наше время многие сферы деятельности и отдельные
направления не могут обойтись без этого изобретения. Так в чём же сильные
стороны быстрорежущей стали, получаемой из порошка?

Обработка и
изготовление

Чтобы разобраться в этом, нам придётся посмотреть на вопрос
в разрезе сравнения двух конкурентов. Итак, быстрорежущая твёрдосплавная сталь
получается при помощи литейного
производства. Расплавленный материал заливается в специальные формы и
постепенно остужается. В это время происходит образование и выделение карбидов,
которые собираются в небольшие (а порой и большие) скопления. Как известно,
карбиды ванадия, молибдена и других цветных металлов вводятся в стальной сплав
для повышения износостойкости. Однако при скоплении их в одном месте в большом
количестве происходит обратный эффект. Практика показывает, что именно в этих
областях происходит растрескивание и разлом готового инструмента после
непродолжительной работы. Причиной этим пагубным процессам является
неравномерное распределение карбидов в стальной оболочке и их быстрое
застывание.

В порошковой металлургии этот процесс полностью нивелирован
за счёт специального приспособления с насадкой, через которое сплав проходит
через жидкий азот, формируя стальной порошок, каждая частица которого содержит
приблизительно равное число карбидов. После этого порошок засыпается в
специальные ёмкости с безвоздушным пространством и нагревается до определённой
температуры под высоким давлением. Данный процесс именуется горячим
изостатическим прессованием. В результате, на выходе мы имеем идеально
сбалансированную порошковую быстрорежущую сталь для изготовления фрез, резцов
для токарных станков, ножей для резки и т.д. Последние и вовсе получают
максимальные показатели производительности и прочности, так как нагрузка на
лезвия при работе с ударом сокращается в разы. И там, где обычный
твёрдосплавный инструмент раскрошится через несколько циклов, это изделие будет
служить значительно дольше.

Дополнительные
преимущества

Существуют различия и в процессе обработки. Большие
скопления карбидов в литых инструментах сложно поддаются шлифованию. На это
уходит много времени и рабочего материала. Проблема в том, что оксид алюминия,
из которого производятся шлифовальные круги, по твёрдости ниже, чем карбиды
того же ванадия, в результате чего они быстро изнашиваются и требуют замены.
Если же карбиды распределены равномерно и их частицы достаточно мелкие, то и
обработка будет проходить без особых проблем. А если к этому прибавить и новый
способ очистки порошковой быстрорежущей стали от шлаков, то выходит, что
дополнительные расходы на любые процессы механического взаимодействия с такими
инструментами сокращаются в разы.

Основные
характеристики

Итак, мы вплотную подошли к основным выводам. Порошковая
быстрорежущая сталь состоит из двух компонентов – легирующей примеси, которая
может составлять довольно высокий процент, и самой стальной оболочки. Первая
добавляется, чтобы повысить износостойкость готового продукта, так как имеет
значительный показатель твёрдости. При условии равномерного распределения
легирующего элемента изделие укрепляется по всей своей рабочей площади. Сталь –
это внешняя часть, отвечающая за прочность. Комбинация прочности и
износостойкости на выходе даёт инструменты с длительным сроком эксплуатации,
устойчивостью к различным внешним факторам, механическому воздействию,
раскрашиванию и появлению трещин. И даже несмотря на то, что порошковая сталь
стоит несколько дороже, в процессе эксплуатации эти расходы очень быстро окупаются
за счёт сокращения трат на обработку, шлифовку и переточку инструмента.