יישום של חומרי פלדה במהירות גבוהה

חומר כלי הפלדה המהיר מורכב בעיקר משני מרכיבים בסיסיים:האחד הוא מתכת קרביד (טונגסטן קרביד, מוליבדן קרביד או ונדיום קרביד), המעניק לכלי עמידות טובה יותר בפני שחיקה;השני הוא מטריצת הפלדה המופצת סביבו, מה שהופך את הכלי בעל קשיחות טובה יותר ויכולת לספוג פגיעה ולמנוע פיצול.
נמצא כי לגודל הגרגירים של פלדה מהירה יש השפעה רבה על תכונות הפלדה המהירה.למרות שהגדלת כמות חלקיקי המתכת קרביד בפלדה יכולה לשפר את עמידות הבלאי של החומר, עם העלייה בתכולת הסגסוגת, גם גודל הקרביד ומספר הצברים יגדלו, מה שתהיה השפעה שלילית ביותר על הקשיחות של הפלדה, מכיוון שצבירי קרביד גדולים עשויים להפוך בקרוב לנקודת ההתחלה של סדקים.לכן, מדינות זרות ביצעו מחקר מוקדם מאוד כדי לרדוף אחר הגרגר העדין של פלדה מהירה.
בסוף שנות ה-60, תהליך ייצור הפלדה המהיר של אבקת מתכות פותח בהצלחה בשוודיה ונכנס לשוק בתחילת שנות ה-70.תהליך זה יכול להוסיף אלמנטים מסגסוגת נוספים לפלדה המהירה מבלי לפגוע בחוזק, קשיחות או טחינה של החומר, כך שהכלי בעל קשיות גבוהה, עמידות בפני שחיקה, יכול לספוג את השפעת החיתוך, ומתאים לעיבוד קצב חיתוך גבוה. וניתן לבצע עיבוד חיתוך לסירוגין.עם זאת, הוא משלב את הקשיחות הטובה של פלדה במהירות גבוהה עם עמידות הבלאי הגבוהה של קרביד מוצק.בשל הפיזור העדין והאחיד של חלקיקי קרביד בפלדה מהירה באבקת מתכות, חוזקה וקשיחותה משתפרים מאוד בהשוואה לפלדה מהירה רגילה עם אותה תכולת קרביד.עם יתרון זה, כלי פלדה מהירים של אבקת מתכות מתאימים מאוד לאירועים בעיבוד שבבי עם השפעת חיתוך גדולה וקצב הסרת מתכות גבוה (כגון חיתוך מתכופף, חיתוך לסירוגין וכו').בנוסף, מכיוון שהחוזק והקשיחות של פלדה מהירה לאבקת מתכות לא ייחלשו על ידי העלייה בתכולת קרביד מתכת, יצרני פלדה יכולים להוסיף כמות גדולה של אלמנטים מסגסוגת לפלדה כדי לשפר את הביצועים של חומרי הכלים.יחד עם זאת, מכיוון שמשאבי טונגסטן (W) הם משאבים אסטרטגיים, וקרבידים מוצקים מודרניים משתמשים במשאבי טונגסטן בכמויות גדולות, פלדה במהירות גבוהה עם טונגסטן נמוכה הפכה לכיוון של מחקר ופיתוח של פלדה במהירות גבוהה.פלדה מהירה המכילה קובלט (HSS-Co) פותחה במספר רב במדינות זרות.מאוחר יותר, הוכר בינלאומי שהפלדה המהירה המכילה קובלט עם יותר מ-2% תכולת קובלט הייתה פלדה במהירות גבוהה (HSSE).קובלט גם משחק תפקיד ברור בשיפור הביצועים של פלדה במהירות גבוהה.זה יכול לעודד קרבידים להתמוסס יותר במטריצה ​​במהלך כיבוי וחימום, ולהשתמש בקשיות מטריצה ​​גבוהה כדי לשפר את עמידות הבלאי.לפלדה המהירה יש קשיות טובה, קשיות תרמית, עמידות בפני שחיקה וטחינה.תכולת הקובלט של פלדה מהירה קובלט קונבנציונלית בעולם היא בדרך כלל 5% ו-8%.לדוגמה, W2Mo9Cr4VCo8 (מותג אמריקאי M42) מאופיין בתכולת ונדיום נמוכה (1%), תכולת קובלט גבוהה (8%) וקשיות טיפול בחום של 67-70HRC.עם זאת, שיטות טיפול מיוחדות מאומצות גם כדי להשיג קשיות 67-68HRC, מה שמשפר את ביצועי החיתוך שלו (במיוחד חיתוך לסירוגין) ומשפר את קשיחות ההשפעה.ניתן להפוך מפלדה מהירה מקובלט למגוון כלים, שניתן להשתמש בהם כדי לחתוך חומרים קשים לעיבוד עם השפעה טובה.בגלל ביצועי השחזה הטובים שלו, ניתן להפוך אותו לכלים מורכבים, שנמצאים בשימוש נרחב בעולם.עם זאת, לסין חסרים משאבי קובלט, ומחיר הפלדה המהירה של קובלט הוא יקר, בערך פי 5-8 מזה של פלדה מהירה רגילה.