随着全球自动切割机水平的不断进步,刀具生产制造技术的也在逐步发展,从刀具材料方面来讲,近代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到今日的硬质合金、立方氮化硼等超硬刀具材料,使切削速度从每分钟几米飚升到千米乃至万米。 随着金属圆锯机和难加工材料的不断发展,刀具实有难以招架之势。要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料。在影响金属切削发展的诸多因素中,刀具材料起着决定性作用。
高速钢
高速钢自1900年面世至2000年,尽管各种超硬材料不断涌现,但始终未能动摇其切削刀具的霸主地位,2000年以后硬质合金已成为高速钢的“天敌”,正在持续不断地侵蚀着高速钢刀具的市场份额,但对于某些如螺纹刀具、拉削刀具等对韧性要求较高的刀具,高速钢仍可与硬质合金“分庭抗礼”,甚至占明显优势。
据有关方面统计分析,2004年我国生产高速钢7.8万吨,几乎占全球产量的50%,生产了约25亿件刀具,其中近20亿件低档出口。2005年全国高速钢产量8.3万吨,其中低合金高速钢(钨当量6%~12%)占40%左右,刀具的生产、销售情况和2004年差不多。从整体形势分析,目前最突出的矛盾是低档产品恶性膨胀,而高档产品严重短缺,或者说高端失守、低端混战,倘任其自由发展,高速钢刀具在切削领域的地位只会越来越低,甚至退出,将市场拱手让给外国佬。
人们习惯上将高速钢分为四大类:
1)低合金高速钢(DH)
由于合金资源越来越少、成套麻花钻出口及低速切削工具的需要,钢厂和工具厂共同开发出301、F205、D101等多种牌号的DH.2003年我国生产高速钢6万吨,其中DH两万吨,占高速钢的1/3;2004年DH占高速钢的40%,2005年、2006年仍呈增长势头。但其中水分不少,有些根本不属高速钢,硬度也达不到63HRC,也被标以HSS.硬质合金
2)粉末高速钢(HSS-PM)
和冶炼高速钢相比,HSS-PM力学性能有显着的提高。在硬度相同的条件下,后者的强度比前者高20%~30%,韧性提高1.5~2倍,在国外应用十分普遍。我国在上世纪70年代曾研制出多种牌号的HSS-PM,并投入市场,但不知何故夭折,现在各工具厂所用材料均系进口。值得欣喜的是,河冶科技股份有限公司(原河北冶金研究院)已能生产HSS-PM,并小批量供货,效果不错。由于资源日益枯竭和HSS-PM自身优良的综合性能及市场的需求,HSS-PM必将会有一个长足的进步。
3)通用高速钢(HSS)
以W18Cr4V为代表的HSS曾辉煌过一个世纪,为我国刀具行业做出过杰出的历史性贡献,但由于还存在不少弊端,现已逐步淡出市场;M2钢的市场份额已由上世纪90年代的60%~70%下降到目前的20%~30%;9341是我国自行研制的HSS,市场份额占20%左右,W7、M7等其他HSS产量比较低。HSS已占高速钢总量60%以上。由于HSS的强韧性和较高的耐磨性、红硬性等优异性能,在丝锥、拉刀等刀具领域,还会牢牢守住一块地盘,不过阵地在逐年减少。
4)高性能高速钢(HSS-E)
HSS-E是指在HSS成分基础上加入Co、Al等合金元素,并适当增加含碳量,以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的红硬性比较高,经625℃×4h后硬度仍保持60HRC以上,刀具的耐用度为HSS刀具的1.5~3倍。
以M35、M42为代表的HSS-E产量逐年在增加,501是我国自产的高性能高速钢,在成形铣刀、立铣刀等方面应用十分普遍,在复杂刀具方面应用也比较成功。由于数控机床、加工中心、高难加工材料发展迅速,HSS-E刀具材料亦逐步增加。
机械制造业需要“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的经营理念,在当代刀具制造和使用领域,“效率第一”的理念已经取代了传统的“性能价格比”老概念,这一变化为高技术含量的高效刀具的发展扫清了障碍。
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