HSS, High SpeedSteel, to rodzaj materiału narzędziowego, z którym spotykam się najczęściej, gdy wchodzę do branży narzędziowej.Później dowiedzieliśmy się, że stal szybkotnącą, której wówczas używaliśmy, należy nazwać „zwykłą stalą szybkotnącą”, a istnieją od niej lepsze właściwości, jak aluminiowa stal szybkotnąca, kobaltowa stal szybkotnąca itp., które są oczywiście przewyższa ją pod względem składu stopowego lub stal szybkotnącą z metalurgii proszków, która jest oczywiście lepsza pod względem metody wytapiania;Oczywiście istnieją również tak zwane „niskostopowe stale szybkotnące” o niższych parametrach.
Materiał narzędziowy ze stali szybkotnącej składa się głównie z dwóch podstawowych składników:Jednym z nich jest węglik metalu (węglik wolframu, węglik molibdenu lub węglik wanadu), który zapewnia narzędziu lepszą odporność na zużycie;Drugim jest rozprowadzona wokół niego osnowa stalowa, która sprawia, że narzędzie ma większą wytrzymałość i zdolność do pochłaniania uderzeń oraz zapobiegania odłamkom.
Stwierdzono, że wielkość ziaren stali szybkotnącej ma duży wpływ na właściwości stali szybkotnącej.Chociaż zwiększenie ilości cząstek węglika metalu w stali może poprawić odporność materiału na zużycie, wraz ze wzrostem zawartości stopu wzrośnie również wielkość węglika i liczba aglomeratów, co będzie miało niezwykle niekorzystny wpływ na wytrzymałość stali, ponieważ duże skupiska węglików mogą wkrótce stać się punktem wyjścia pęknięć.Dlatego też zagraniczne kraje bardzo wcześnie przeprowadziły badania w celu poszukiwania drobnego ziarna stali szybkotnącej.
Pod koniec lat sześćdziesiątych XX wieku w Szwecji pomyślnie opracowano proces produkcji stali szybkotnącej w oparciu o metalurgię proszków, który wprowadzono na rynek na początku lat siedemdziesiątych.Proces ten umożliwia dodanie większej liczby pierwiastków stopowych do stali szybkotnącej bez szkody dla wytrzymałości, wytrzymałości i szlifowalności materiału, dzięki czemu narzędzie o wysokiej twardości i wysokiej odporności na zużycie może absorbować uderzenia skrawania i nadaje się do obróbki z dużą szybkością skrawania i można wykonać przerywaną obróbkę skrawaniem.Jednakże łączy w sobie dobrą wytrzymałość stali szybkotnącej z wysoką odpornością na zużycie węglika spiekanego.Dzięki drobnemu i równomiernemu rozkładowi cząstek węglika w stali szybkotnącej wytwarzanej metodą metalurgii proszków, jej wytrzymałość i udarność są znacznie ulepszone w porównaniu ze zwykłą stalą szybkotnącą o tej samej zawartości węglików.Dzięki tej zaletie narzędzia ze stali szybkotnącej wykonane w technologii metalurgii proszków doskonale nadają się do obróbki skrawaniem z dużą siłą skrawania i dużą szybkością usuwania metalu (np. cięcie zginane, cięcie przerywane itp.).Ponadto, ponieważ wytrzymałość i udarność stali szybkotnącej wytwarzanej metodą metalurgii proszków nie zostaną osłabione przez wzrost zawartości węglika metalu, producenci stali mogą dodawać do stali duże ilości pierwiastków stopowych, aby poprawić wydajność materiałów narzędziowych.Jednocześnie, ponieważ zasoby wolframu (W) są zasobami strategicznymi, a nowoczesne węgliki spiekane wykorzystują zasoby wolframu w dużych ilościach, stal szybkotnąca o niskiej zawartości wolframu stała się kierunkiem badań i rozwoju stali szybkotnącej.Stal szybkotnąca zawierająca kobalt (HSS-Co) została opracowana w dużej liczbie za granicą.Później na arenie międzynarodowej uznano, że stal szybkotnąca zawierająca kobalt o zawartości kobaltu większej niż 2% jest wysokowydajną stalą szybkotnącą (HSSE).Kobalt odgrywa również oczywistą rolę w poprawie wydajności stali szybkotnącej.Może sprzyjać większemu rozpuszczaniu węglików w osnowie podczas hartowania i ogrzewania oraz wykorzystywać wysoką twardość osnowy w celu poprawy odporności na zużycie.Stal szybkotnąca ma dobrą twardość, twardość termiczną, odporność na zużycie i szlifowalność.Zawartość kobaltu w konwencjonalnej stali szybkotnącej kobaltu na świecie wynosi zwykle 5% i 8%.Przykładowo W2Mo9Cr4VCo8 (amerykańskiej marki M42) charakteryzuje się niską zawartością wanadu (1%), dużą zawartością kobaltu (8%) i twardością po obróbce cieplnej wynoszącą 67-70HRC.Jednakże stosuje się również specjalne metody obróbki cieplnej w celu uzyskania twardości 67-68HRC, co poprawia wydajność skrawania (zwłaszcza cięcie przerywane) i poprawia udarność.Ze stali szybkotnącej kobaltowej można wykonać różnorodne narzędzia, które z dobrym efektem można przecinać materiały trudne do obróbki.Ze względu na dobrą wydajność szlifowania można go przekształcić w złożone narzędzia, które są szeroko stosowane na całym świecie.Jednak w Chinach brakuje zasobów kobaltu, a cena kobaltowej stali szybkotnącej jest wysoka, około 5-8 razy większa niż zwykłej stali szybkotnącej.
Dlatego Chiny opracowały aluminiową stal szybkotnącą.Gatunki aluminiowej stali szybkotnącej to W6Mo5Cr4V2Al (znana również jako stal 501), W6Mo5Cr4V5SiNbAl, W10Mo4Cr4VAL (znana również jako stal 5F6) itp., a aluminium (Al), krzem (Si) i niob (Nb) to głównie pierwiastki dodany w celu poprawy twardości termicznej i odporności na zużycie.Nadaje się do zasobów Chin, a cena jest niska.Twardość obróbki cieplnej może osiągnąć 68HRC, a twardość cieplna jest również dobra.Stal tego rodzaju jest jednak łatwa do utlenienia i odwęglenia, a jej plastyczność i szlifowalność są nieco słabe, co wymaga jeszcze poprawy.
Czas publikacji: 24 lutego 2023 r