技術像新的一樣閃耀著光芒

世紀以來，鋼鐵一直是機器和結構的支柱。這一事實傾向于賦予材料經典的性格：畢竟，裝飾感嘆號的鋼帽，紐約克萊斯勒大廈，來自德國克虜伯的鑄造廠。用于描述東北和中西部地區(qū)的“銹帶”等名稱增加了這一觀點。復合材料，陶瓷和其他“現代”材料堆疊時，鋼的陳舊空氣更加明顯。相比之下，甚至鋁也是新的。

然而，有時它沒有別的東西：鋼鐵仍然是重工業(yè)，工具制造商和許多零部件制造商的首選材料;幾乎沒有古怪的經濟部門。粉末冶金(PM)行業(yè)正在逐漸成熟并發(fā)展為新的應用，主要依靠鋼和鋼基合金的強度。此外，鋼鐵供應商非常積極地設計其產品的新配方，以提高強度，可加工性，耐磨性和耐腐蝕性。

“在過去10年中，全球不銹鋼消費量翻了一番，”山特維克公司(新澤西州Fair Lawn)總裁詹姆斯·貝克評論道。“我們在歷史上使用的鋼材比以往任何時候都多。這一事實促使我們不斷開發(fā)和改進我們的鋼鐵產品，工具和工藝。”

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舊的又是新的。山特維克的歷史可以追溯到19世紀，在那里它開始作為瑞典省的一家公司。那時，鋼鐵本身就屬于一類，山特維克唯一的競爭對手是其他鋼鐵公司，每家公司都傾向于服務于特定的地理區(qū)域。如今，制造商可以選擇更多種類的材料，鋼鐵公司必須爭先恐后地保持現狀和競爭力。

其中一些努力旨在消除使用某些鋼種的一些障礙。特別是不銹鋼需要其高抗拉強度和耐腐蝕性。然而，這種金屬因其難以工作而享有聲譽：山特維克的聲譽并不存在爭議。

“從歷史上看，不銹鋼必須加工非常緩慢且工具壽命很長，”該公司工具制造部門山特維克可樂滿的旋轉刀具產品經理John Israelsson說。“這會降低生產率并增加制造成本。”

山特維克作為一項業(yè)務有六個獨立的業(yè)務，所有這些業(yè)務都是半自主運營。貝克說，他的公司使用這種結構從兩側攻擊不銹鋼加工。一方面，山特維克鋼鐵公司生產了SANDMAC合金，以減少304和316級不銹鋼遇到的一些加工難題。另一方面，山特維克可樂滿開發(fā)了M-Line碳化鎢刀片，專門用于加工SANDMAC不銹鋼。

SANDMAC 304和316不銹鋼使用硫化物和氧化物雜質，可促進斷屑，并在高切削速度下具有潤滑效果。“向不銹鋼中添加雜質并不是什么新鮮事，”山特維克鋼鐵公司營銷經理Philip Belejchak說。“開發(fā)SANDMAC的真正訣竅是能夠保持耐腐蝕性和強度的理想特性。”

山特維克可樂滿的M-Line刀片具有適合新型不銹鋼的成分，幾何形狀和涂層。刀片具有富鈷表面，以加強其切削刃。正前角幾何形狀促進了軟切割型切削作用，延長了刀具壽命并改善了表面光潔度。鈦碳氮化物和氧化鋁底涂層以及氮化鈦頂涂層可保護M-Line插件免受熱量影響并防止芯片粘連。M-Line有粗糙，中等和精加工幾何形狀。

不銹鋼的另一個缺點是它不能很好地磨損。“當不銹鋼零件在重負荷下金屬與金屬接觸時，這種缺點導致了合金選擇問題，沒有涂層或潤滑的好處，”Carpenter Technology Corp的不銹鋼和高溫合金高級冶金學家John Magee說。 (閱讀，PA)“當然，當潤滑(a)不能到達配合部件(b)不能使用時，選擇是有限的，因為它可能會影響產品純度，或者(c)在高溫下會分解。”

為了滿足對提高耐磨性的新型不銹鋼的需求，Carpenter開發(fā)了兩種新型高硅，高錳，氮強化不銹鋼合金，具有優(yōu)異的抗金屬對金屬磨損和磨損的能力，金屬部件在低速和高負荷下摩擦在一起。

引入的第一種合金Gall-Tough不銹鋼比傳統的304和316級不銹鋼具有更高的強度和高溫抗氧化性，具體取決于環(huán)境。該合金基本上是304型或316型升級，具有大大改善的耐磨性和耐磨性。新牌號具有高抗拉強度，可延長金屬與金屬接觸部件的使用壽命，并可在重負荷下抵抗過度磨損，無需潤滑劑或涂層。

專注于流程。世界各地正在考慮采用改進工藝而非新合金配方的解決方案。白俄羅斯國立理工學院開發(fā)的新熱處理工藝提高了高速鋼部件的性能，使用特性和壽命。

根據白俄羅斯國立理工學院的Alexander Shmatov的說法，一種新的硬化和回火方法可以生產出具有高含量的粗和細碳化物顆粒的所需厚度的硬化表面層，以及具有均勻細晶粒結構特征的延性芯。這實際上改變了高速鋼的結構，生產出復合材料。

“與標準熱處理方案相比，該工藝可將沖擊強度提高1.5至2.5倍，并將抗拉強度提高10%至20%，”Shmatov說。“表面硬度HRC 1-6高，核心硬度HRC 1-3低于常規(guī)熱處理后的硬度，有助于改善使用特性。”

在實踐中，新工藝已證明可有效生產經受高沖擊載荷的工具，例如粗加工中使用的小型工具和工具。目前，白俄羅斯和俄羅斯約有10家公司正在采用新工藝生產高速鋼刀具。在捷克共和國，斯洛伐克，中國和德國對少量硬化立銑刀進行了測試。“這個過程提供了在加工方式中使用刀具的機會，進給和切削速度提高了10%到30%，”Shmatov補充道。“更重要的是，

也許最熱門的新金屬成型工藝是金屬注射成型(MIM)。Kinetics Inc.(美國俄勒岡州威爾遜維爾)指出，美國的金屬注塑行業(yè)只有十年之久。盡管如此，據報道，北美工業(yè)銷售額接近6000萬美元，并且每年增長超過30%。該公司是美國第四大MIM供應商，將該技術的日益普及歸功于它為金屬部件提供的設計自由度 - 與塑料注塑成型的靈活性相媲美。

Kinetics聲稱該技術生產的高密度零件具有優(yōu)于粉末冶金的機械性能，并且與鍛造材料相當。MIM工藝首先將精細金屬粉末與聚合物粘合劑結合，以產生適合注塑成型的原料。在配混原料之后，將材料注入標準塑料注塑模具中，所述塑料注塑模具設計成比所需最終產品大約20%。

由于粘合劑的存在，需要尺寸過大的模具，粘合劑隨后在爐中從模制部件蒸發(fā)。所得部件在高于2,200°F的溫度下燒結，其將細金屬顆粒熔合在一起，以可預測的方式將部件收縮至最終形狀和尺寸。

用于設計塑料部件的許多相同設計原理適用于設計MIM部件。它們將展示成型過程中的特征，例如分型線，澆口和頂針標記。

不銹鋼需要粉末

根據Precitech，Inc。(魁北克，PQ，加拿大)總裁Louis Desrosiers的說法，選擇不銹鋼的原因有很多。這些可以從美學(顏色和表面外觀)到基于技術考慮的那些，例如耐腐蝕和抗氧化性，良好的延展性和耐磨性，高溫和沖擊強度以及可加工性。

“然而，PM不銹鋼材料的耐腐蝕性從未接近于鍛造材料的耐腐蝕性，”Desrosiers指出。“PM部件的固有孔隙率會增加縫隙腐蝕。”Precitech正在探索多種方法來改善不銹鋼PM部件的耐腐蝕性。特別是，燒結過程顯示出最具成本效益的承諾。

Desrosiers說，Precitech的研究人員發(fā)現，隨著燒結溫度的升高，PM部件的耐腐蝕性會增加。在2,350°F(1,288℃)下燒結不銹鋼部件促進了氧化物的脫氧/還原，這抑制了粉末顆粒的金屬與金屬的結合。此外，控制燒結氣氛以優(yōu)化氮吸收導致機械性能和耐腐蝕性的顯著改善。

傳統上，燒結在2050°F(1,121℃)的溫度下進行，因為用于將產品輸送通過爐子的金屬帶在該溫度以上具有顯著降低的壽命。高溫燒結 - 加工溫度超過2,100°F(1,150℃) - 可在推進器，步進梁或真空爐中進行，消除了皮帶的限制。

對PM不銹鋼零件的需求不斷增長，導致新配方旨在克服其一些缺點。Hoeganaes Corp.(Riverton，NJ)正在通過其Ancor GS-6000系列PM預混料改善不銹鋼金屬粉末的綠色(預燒結)強度。用不銹鋼粉末生產的零件傳統上具有固有的低生坯強度。這使得在燒結期間形成腐蝕形成間隙。添加Ancor-6000預混料可提高粉末不銹鋼部件的生坯強度，從而提高耐腐蝕性。