HSS, High SpeedSteel, ist ein Werkzeugmaterial, mit dem ich am häufigsten in Berührung komme, wenn ich in die Werkzeugindustrie einsteige.Später erfuhren wir, dass der Schnellarbeitsstahl, den wir damals verwendeten, „normaler Schnellarbeitsstahl“ genannt werden sollte und dass es offensichtlich bessere Eigenschaften als dieser gibt, wie zum Beispiel Aluminium-Schnellarbeitsstahl, Kobalt-Schnellarbeitsstahl usw ihm hinsichtlich der Legierungszusammensetzung überlegen ist, oder pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl, der ihm hinsichtlich der Schmelzmethode offensichtlich überlegen ist;Natürlich gibt es auch sogenannte „niedriglegierte Schnellarbeitsstähle“ mit geringerer Leistung.
Das Werkzeugmaterial Schnellarbeitsstahl besteht hauptsächlich aus zwei Grundkomponenten:Eines davon ist Metallkarbid (Wolframkarbid, Molybdänkarbid oder Vanadiumkarbid), das dem Werkzeug eine bessere Verschleißfestigkeit verleiht;Das zweite ist die darum herum verteilte Stahlmatrix, die dem Werkzeug eine bessere Zähigkeit und die Fähigkeit verleiht, Stöße zu absorbieren und Fragmentierung zu verhindern
Es zeigt sich, dass die Korngröße von Schnellarbeitsstahl einen großen Einfluss auf die Eigenschaften von Schnellarbeitsstahl hat.Obwohl eine Erhöhung der Menge an Metallkarbidpartikeln im Stahl die Verschleißfestigkeit des Materials verbessern kann, nehmen mit zunehmendem Legierungsgehalt auch die Größe der Karbide und die Anzahl der Agglomerate zu, was sich äußerst negativ auf die Zähigkeit auswirkt des Stahls, da große Karbidansammlungen schnell zum Ausgangspunkt von Rissen werden können.Daher hat das Ausland schon sehr früh Forschungen durchgeführt, um die Feinkörnigkeit von Schnellarbeitsstahl zu verfolgen.
Ende der 1960er Jahre wurde in Schweden das pulvermetallurgische Verfahren zur Herstellung von Schnellarbeitsstahl erfolgreich entwickelt und kam Anfang der 1970er Jahre auf den Markt.Durch diesen Prozess können dem Schnellarbeitsstahl weitere Legierungselemente hinzugefügt werden, ohne die Festigkeit, Zähigkeit oder Schleifbarkeit des Materials zu beeinträchtigen, sodass das Werkzeug mit hoher Härte und hoher Verschleißfestigkeit Schnittstöße absorbieren kann und für die Bearbeitung mit hoher Schnittgeschwindigkeit geeignet ist und eine intermittierende Schneidbearbeitung kann durchgeführt werden.Es kombiniert jedoch die gute Zähigkeit von Schnellarbeitsstahl mit der hohen Verschleißfestigkeit von Hartmetall.Aufgrund der feinen und gleichmäßigen Verteilung der Karbidpartikel im pulvermetallurgischen Schnellarbeitsstahl sind dessen Festigkeit und Zähigkeit im Vergleich zu gewöhnlichem Schnellarbeitsstahl mit demselben Karbidgehalt erheblich verbessert.Mit diesem Vorteil eignen sich Werkzeuge aus pulvermetallurgischem Schnellarbeitsstahl sehr gut für Bearbeitungsvorgänge mit großer Schnittwirkung und hoher Metallabtragsrate (z. B. Biegeschneiden, intermittierendes Schneiden usw.).Da die Festigkeit und Zähigkeit von pulvermetallurgischem Schnellarbeitsstahl durch die Erhöhung des Metallkarbidgehalts nicht geschwächt wird, können Stahlhersteller dem Stahl außerdem eine große Menge an Legierungselementen hinzufügen, um die Leistung von Werkzeugmaterialien zu verbessern.Da Wolfram (W)-Ressourcen strategische Ressourcen sind und moderne Hartmetalle Wolframressourcen in großen Mengen verbrauchen, ist Schnellarbeitsstahl mit niedrigem Wolframgehalt zu einer Richtung der Forschung und Entwicklung von Schnellarbeitsstahl geworden.Kobalthaltiger Schnellarbeitsstahl (HSS-Co) wurde in großer Zahl im Ausland entwickelt.Später wurde international anerkannt, dass es sich bei dem Schnellarbeitsstahl mit einem Kobaltgehalt von mehr als 2 % um einen Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl (HSSE) handelte.Kobalt spielt auch eine offensichtliche Rolle bei der Verbesserung der Leistung von Schnellarbeitsstahl.Es kann die stärkere Auflösung von Karbiden in der Matrix beim Abschrecken und Erhitzen fördern und eine hohe Matrixhärte nutzen, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern.Der Schnellarbeitsstahl weist eine gute Härte, thermische Härte, Verschleißfestigkeit und Schleifbarkeit auf.Der Kobaltgehalt von herkömmlichem Kobalt-Schnellarbeitsstahl beträgt weltweit üblicherweise 5 % und 8 %.W2Mo9Cr4VCo8 (amerikanische Marke M42) zeichnet sich beispielsweise durch einen niedrigen Vanadiumgehalt (1 %), einen hohen Kobaltgehalt (8 %) und eine Wärmebehandlungshärte von 67–70 HRC aus.Es werden jedoch auch spezielle Wärmebehandlungsmethoden angewendet, um eine Härte von 67–68 HRC zu erreichen, was die Schneidleistung (insbesondere intermittierendes Schneiden) und die Schlagzähigkeit verbessert.Kobalt-Schnellarbeitsstahl kann zu einer Vielzahl von Werkzeugen verarbeitet werden, mit denen sich schwer zu bearbeitende Materialien gut schneiden lassen.Aufgrund seiner guten Schleifleistung kann es zu komplexen Werkzeugen verarbeitet werden, die international weit verbreitet sind.Allerdings mangelt es China an Kobaltressourcen, und der Preis für Kobalt-Schnellarbeitsstahl ist hoch, etwa fünf- bis achtmal so hoch wie für gewöhnlichen Schnellarbeitsstahl.
Aus diesem Grund hat China Schnellarbeitsstahl aus Aluminium entwickelt.Die Qualitäten von Aluminium-Schnellarbeitsstahl sind W6Mo5Cr4V2Al (auch als 501-Stahl bekannt), W6Mo5Cr4V5SiNbAl, W10Mo4Cr4VAL (auch als 5F6-Stahl bekannt) usw., wobei es sich hauptsächlich um Elemente aus Aluminium (Al), Silizium (Si) und Niob (Nb) handelt hinzugefügt, um die thermische Härte und Verschleißfestigkeit zu verbessern.Es ist für Chinas Ressourcen geeignet und der Preis ist niedrig.Die Wärmebehandlungshärte kann 68 HRC erreichen und die Wärmehärte ist ebenfalls gut.Diese Art von Stahl lässt sich jedoch leicht oxidieren und entkohlen, und seine Plastizität und Schleifbarkeit sind etwas schlecht, was noch verbessert werden muss.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. Februar 2023