技术像新的一样闪耀着光芒

世纪以来，钢铁一直是机器和结构的支柱。这一事实倾向于赋予材料经典的性格：毕竟，装饰感叹号的钢帽，纽约克莱斯勒大厦，来自德国克虏伯的铸造厂。用于描述东北和中西部地区的“锈带”等名称增加了这一观点。复合材料，陶瓷和其他“现代”材料堆叠时，钢的陈旧空气更加明显。相比之下，甚至铝也是新的。

然而，有时它没有别的东西：钢铁仍然是重工业，工具制造商和许多零部件制造商的首选材料;几乎没有古怪的经济部门。粉末冶金(PM)行业正在逐渐成熟并发展为新的应用，主要依靠钢和钢基合金的强度。此外，钢铁供应商非常积极地设计其产品的新配方，以提高强度，可加工性，耐磨性和耐腐蚀性。

“在过去10年中，全球不锈钢消费量翻了一番，”山特维克公司(新泽西州Fair Lawn)总裁詹姆斯·贝克评论道。“我们在历史上使用的钢材比以往任何时候都多。这一事实促使我们不断开发和改进我们的钢铁产品，工具和工艺。”

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旧的又是新的。山特维克的历史可以追溯到19世纪，在那里它开始作为瑞典省的一家公司。那时，钢铁本身就属于一类，山特维克唯一的竞争对手是其他钢铁公司，每家公司都倾向于服务于特定的地理区域。如今，制造商可以选择更多种类的材料，钢铁公司必须争先恐后地保持现状和竞争力。

其中一些努力旨在消除使用某些钢种的一些障碍。特别是不锈钢需要其高抗拉强度和耐腐蚀性。然而，这种金属因其难以工作而享有声誉：山特维克的声誉并不存在争议。

“从历史上看，不锈钢必须加工非常缓慢且工具寿命很长，”该公司工具制造部门山特维克可乐满的旋转刀具产品经理John Israelsson说。“这会降低生产率并增加制造成本。”

山特维克作为一项业务有六个独立的业务，所有这些业务都是半自主运营。贝克说，他的公司使用这种结构从两侧攻击不锈钢加工。一方面，山特维克钢铁公司生产了SANDMAC合金，以减少304和316级不锈钢遇到的一些加工难题。另一方面，山特维克可乐满开发了M-Line碳化钨刀片，专门用于加工SANDMAC不锈钢。

SANDMAC 304和316不锈钢使用硫化物和氧化物杂质，可促进断屑，并在高切削速度下具有润滑效果。“向不锈钢中添加杂质并不是什么新鲜事，”山特维克钢铁公司营销经理Philip Belejchak说。“开发SANDMAC的真正诀窍是能够保持耐腐蚀性和强度的理想特性。”

山特维克可乐满的M-Line刀片具有适合新型不锈钢的成分，几何形状和涂层。刀片具有富钴表面，以加强其切削刃。正前角几何形状促进了软切割型切削作用，延长了刀具寿命并改善了表面光洁度。钛碳氮化物和氧化铝底涂层以及氮化钛顶涂层可保护M-Line插件免受热量影响并防止芯片粘连。M-Line有粗糙，中等和精加工几何形状。

不锈钢的另一个缺点是它不能很好地磨损。“当不锈钢零件在重负荷下金属与金属接触时，这种缺点导致了合金选择问题，没有涂层或润滑的好处，”Carpenter Technology Corp的不锈钢和高温合金高级冶金学家John Magee说。 (阅读，PA)“当然，当润滑(a)不能到达配合部件(b)不能使用时，选择是有限的，因为它可能会影响产品纯度，或者(c)在高温下会分解。”

为了满足对提高耐磨性的新型不锈钢的需求，Carpenter开发了两种新型高硅，高锰，氮强化不锈钢合金，具有优异的抗金属对金属磨损和磨损的能力，金属部件在低速和高负荷下摩擦在一起。

引入的第一种合金Gall-Tough不锈钢比传统的304和316级不锈钢具有更高的强度和高温抗氧化性，具体取决于环境。该合金基本上是304型或316型升级，具有大大改善的耐磨性和耐磨性。新牌号具有高抗拉强度，可延长金属与金属接触部件的使用寿命，并可在重负荷下抵抗过度磨损，无需润滑剂或涂层。

专注于流程。世界各地正在考虑采用改进工艺而非新合金配方的解决方案。白俄罗斯国立理工学院开发的新热处理工艺提高了高速钢部件的性能，使用特性和寿命。

根据白俄罗斯国立理工学院的Alexander Shmatov的说法，一种新的硬化和回火方法可以生产出具有高含量的粗和细碳化物颗粒的所需厚度的硬化表面层，以及具有均匀细晶粒结构特征的延性芯。这实际上改变了高速钢的结构，生产出复合材料。

“与标准热处理方案相比，该工艺可将冲击强度提高1.5至2.5倍，并将抗拉强度提高10%至20%，”Shmatov说。“表面硬度HRC 1-6高，核心硬度HRC 1-3低于常规热处理后的硬度，有助于改善使用特性。”

在实践中，新工艺已证明可有效生产经受高冲击载荷的工具，例如粗加工中使用的小型工具和工具。目前，白俄罗斯和俄罗斯约有10家公司正在采用新工艺生产高速钢刀具。在捷克共和国，斯洛伐克，中国和德国对少量硬化立铣刀进行了测试。“这个过程提供了在加工方式中使用刀具的机会，进给和切削速度提高了10%到30%，”Shmatov补充道。“更重要的是，

也许最热门的新金属成型工艺是金属注射成型(MIM)。Kinetics Inc.(美国俄勒冈州威尔逊维尔)指出，美国的金属注塑行业只有十年之久。尽管如此，据报道，北美工业销售额接近6000万美元，并且每年增长超过30%。该公司是美国第四大MIM供应商，将该技术的日益普及归功于它为金属部件提供的设计自由度 - 与塑料注塑成型的灵活性相媲美。

Kinetics声称该技术生产的高密度零件具有优于粉末冶金的机械性能，并且与锻造材料相当。MIM工艺首先将精细金属粉末与聚合物粘合剂结合，以产生适合注塑成型的原料。在配混原料之后，将材料注入标准塑料注塑模具中，所述塑料注塑模具设计成比所需最终产品大约20%。

由于粘合剂的存在，需要尺寸过大的模具，粘合剂随后在炉中从模制部件蒸发。所得部件在高于2,200°F的温度下烧结，其将细金属颗粒熔合在一起，以可预测的方式将部件收缩至最终形状和尺寸。

用于设计塑料部件的许多相同设计原理适用于设计MIM部件。它们将展示成型过程中的特征，例如分型线，浇口和顶针标记。

不锈钢需要粉末

根据Precitech，Inc。(魁北克，PQ，加拿大)总裁Louis Desrosiers的说法，选择不锈钢的原因有很多。这些可以从美学(颜色和表面外观)到基于技术考虑的那些，例如耐腐蚀和抗氧化性，良好的延展性和耐磨性，高温和冲击强度以及可加工性。

“然而，PM不锈钢材料的耐腐蚀性从未接近于锻造材料的耐腐蚀性，”Desrosiers指出。“PM部件的固有孔隙率会增加缝隙腐蚀。”Precitech正在探索多种方法来改善不锈钢PM部件的耐腐蚀性。特别是，烧结过程显示出最具成本效益的承诺。

Desrosiers说，Precitech的研究人员发现，随着烧结温度的升高，PM部件的耐腐蚀性会增加。在2,350°F(1,288℃)下烧结不锈钢部件促进了氧化物的脱氧/还原，这抑制了粉末颗粒的金属与金属的结合。此外，控制烧结气氛以优化氮吸收导致机械性能和耐腐蚀性的显着改善。

传统上，烧结在2050°F(1,121℃)的温度下进行，因为用于将产品输送通过炉子的金属带在该温度以上具有显着降低的寿命。高温烧结 - 加工温度超过2,100°F(1,150℃) - 可在推进器，步进梁或真空炉中进行，消除了皮带的限制。

对PM不锈钢零件的需求不断增长，导致新配方旨在克服其一些缺点。Hoeganaes Corp.(Riverton，NJ)正在通过其Ancor GS-6000系列PM预混料改善不锈钢金属粉末的绿色(预烧结)强度。用不锈钢粉末生产的零件传统上具有固有的低生坯强度。这使得在烧结期间形成腐蚀形成间隙。添加Ancor-6000预混料可提高粉末不锈钢部件的生坯强度，从而提高耐腐蚀性。