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粉末冶金材料是指不经熔炼和铸造，直接用几种金属粉末或金属粉末与非金属粉末，通过配制、压制成型，烧结和后处理等制成的材料。粉末冶金是金属冶金工艺与陶瓷烧结工艺的结合，它通常要经过以下几个工艺过程：

一、粉料制备与压制成型

常 用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末。制取的粉末经过筛分与混合，混料均匀并加入适当的增塑剂，再进行压制成型，粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合 作用，使制件结合为具有一定强度的整体。压力越大则制件密度越大，强度相应增加。有时为减小压力合增加制件密度，也可采用热等静压成型的方法。

二、烧结

将 压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结，烧结温度约为基体金属熔点的2/3～3/4倍。由于高温下不同种类原子的扩散，粉末表面氧化物 的被还原以及变形粉末的再结晶，使粉末颗粒相互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。经烧结后的制件中，仍然存在一些微小的孔 隙，属于多孔性材料。

三、后处理

一般情况下，烧结好的制件能够达到所需性能，可直接使用。但有时还需进行必要的后处理。 如精压处理，可提高制件的密度和尺寸形状精度；对铁基粉末冶金制件 进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂；将低熔点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理，可提高制件 的强度、硬度、可塑性或冲击韧性等。
粉末冶金工艺的优点



1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只 能用粉末冶金方法来制造。2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机 械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。 3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材 料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。
4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成．(林里粉末)

粉末冶金是制取金属粉末，及采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成材料和制品的工艺技术。它是冶金和材料科学的一个分支学科。
粉末冶金制品的应用范围十分广泛，从普通机械制造到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制造；从民用工业到军事工业；从一般技术到尖端高技术，均能见到粉末冶金工艺的身影。
粉末冶金发展历史：
粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。而现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志：
1、克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难。1909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。
2、三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
3、向更高级的新材料、新工艺发展。四十年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速钢、粉末高温合金相继出现；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。
粉末冶金工艺的优点：
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。
3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。
4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。
粉末冶金工艺的基本工序是：
1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。
3、 坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单 元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普 通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
粉末冶金材料和制品的今后发展方向：
1、有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。
2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。
3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。
4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。
5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

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电弧炉炼钢从整体可分为原材料的收集、冶炼前的准备工作、熔化期、氧化期和还原期五大阶段。
　　原材料的收集
　　废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢的质量、成本和电炉生产率，因此，对废钢有如下几点要求：
　　(1)废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去磷效果以及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时会降低钢和合金元素的收得率，增加钢中的含氢量。
　　(2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故。锡、砷和铜，易引起钢的热脆。
　　(3)废钢中不得混有密封容器，易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。
　　(4)废钢化学成分应明确，硫、磷含量不宜过高。
　　(5)废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过150mm×150mm，最大长度不宜超过350mm)。生铁在电弧炉炼钢中，一般被用来提高炉料的配碳量，通常配入量不超过炉料的30%。
　　冶炼前的准备工作
　 　配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意： 一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量。二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快化的目的。三是各类炉料应根据钢的质量要求和冶炼方法搭 配使用。四是配料成分必须符合工艺要求。
　　一般冶炼方法对炉料中的主要元素含量要求如下：
　　(1)碳含量。炉料中含碳量应保证氧化 期有足够量的碳进行碳氧反应，达到去气、去夹杂物的目的。配碳量根据熔化期碳的烧损、氧化期的脱碳量和还原期增 碳量这3个因素来确定，要求炉料熔清时，钢中碳量高出成品规格下限0.3%～0.4%；但配碳量也不能过高，否则会延长氧化时间并使钢液过热。
　　(2)硅含量。含硅量一般不大于炉料的0.8%，过高会延缓钢液的沸腾。
　　(3)锰含量。一般钢种配料时对锰可不考虑，通常熔清后锰含量小于0.3%，否则也会延缓熔池沸腾。
　　磷和硫含量原则上是越低越好。通常熔清后，磷的含量应小于0.05%。
　　为使炉内炉料密实，装料时必须把大、中、小料合理搭配，一般小料占15%～20%，中料占40%～50%，大料占40%。
　　进料前炉底应先铺占料重1.5%左右的石灰，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液的吸气和加速升温。
　　装料时应将小料的一半放入底部，小料的上部、炉子中心区放入全部大料、低碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料，中型料装在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块，应砸成50mm～100mm左右，装在炉料下层。
　　总之，布料应做到：下致密、上疏松，中间高，四周低，炉门口无大料；使得穿井快，不搭桥。
　　熔化期
　　在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期约占整个冶炼时间的一半左右，耗电量占电耗总数的2/3左右。
　　熔化期的任务是在保证炉体寿命的前提下，用最少的电耗快速地将炉料熔化升温，并造好烧化期的炉渣，以便稳定电弧，防止吸气和提前去磷。
　　(1)启弧阶段。通电启弧时炉膛内充满炉料，电弧与炉顶距离很近，如果输入功率过大，电压过高炉顶容易被烧坏，所以一般选用中级电压和输入变压器额定功率的2/3左右。
　　(2)穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包围起来，热量几乎全部被炉料所吸收，不会烧坏炉衬，所以使用最大功率，一般穿井时间为20min左右，约占总熔化时间的1/4。
　　(3)电极上升阶段。电极“穿井”到底后，炉底已形成熔池，炉底石灰及部分元素氧化，使得在钢液面上形成一层熔渣，四周的炉料继续受辐射热而熔化，钢液增加使液面升高，电极逐渐上升。这阶段仍采用最大功率输送电能，所占时间为总熔化时间的1/2左右。
　　(4)熔化末了阶级。炉料被熔化3/4以上后，电弧已不能被炉料遮蔽，3个电极下的高温区已连成一片，此时如长时间采用最大功率供电，电弧会强烈损坏炉盖和炉墙。
　　熔化期的主要任务是熔化炉料，但是在熔化期既是造好炉渣，也是熔化期的重要操作内容，如果仅为满足覆盖钢液及稳定电弧的要求，只需1%～1.5%的渣量就已足够了，但从脱磷的要求考虑，熔化渣必须具有一定的氧化性、碱度和渣量。
　　氧化期
　　1 氧化期的主要任务
　　氧化期的主要任务如下：
　　(1)继续氧化钢液中的磷。一般钢种要求氧化期结束时钢中磷含量不高于0.015%～0.010%，炼高锰钢时由于锰铁中磷含量较高，应控制得更低些。
　　(2)去除气体及夹杂物。氧化期结束时，钢中氮气量降低到0.004%～0.01%，钢中氢含量降到0.00035%左右，夹杂总量不高于0.001%。
　　(3)使钢液均匀加热升温，氧化末期达到高于出钢温度10℃～20℃。
　　矿石氧化法是利用铁矿石中含有80%～90%的高价氧化铁加入到熔池中后，转变成低价氧化铁(Fe2O3+Fe=3FeO，Fe3O4+Fe=4FeO或Fe3O4=Fe2O3+FeO)。低价氧化铁一部分留在渣中，大部分用于钢液中碳和磷的氧化。
　　为达到良好的去磷效果：炉渣中FeO含量为12%～20%，R为2～3，流动性良好；适当偏低的温度，加强钢渣的搅拌。
碳的氧化：炼钢过程中碳的氧化反应是一个非常重要的反应，并有利于整个熔池的迅速加热，有利于钢液成分的均匀化。具体步骤如下：
　　FeO=Fe+O，O+C=CO，
　　总的反应FeO+C=Fe+CO。
　 　所以矿石法的氧化过程为：矿石加入炉内，在渣中转变为FeO，然后扩散到钢液中去，并分布于整个熔池中。碳和氧在气泡容易生成的地方进行反应，生成 CO气泡，CO脱离反应区上浮，在上升过程中逐渐长大，并进入炉气，造成熔池的激烈沸腾。为加快脱碳速度，氧化期加矿温度应大于1550℃。
　　总之，矿石脱碳操作应该是：高温、薄渣、分批加矿、均匀激烈的沸腾。
　　2 氧化期操作要点
　　(1)熔清后取样及测温(温度不低于1550℃)。
　　(2)氧化、测温符合要求，渣况良好即可分批加矿，每批加矿石量不得超过料重的1.0%～2.0%，每批间隔时间需大于5min。
　　(3)脱碳速度(V)每小时大于或等于0.06%；脱碳量为ΔC≥0.30%。
　　(4)调整渣况。当氧化沸腾开始，采用流渣要求炉渣R=2～3，炉内渣量控制在3%～4%。氧化期后阶段，应使炉渣流动性好，渣层要薄、渣量控制在2%～3%左右。
　　(5)期中取样分析及控制终点碳。为了掌握磷、碳氧化程度，在沸腾开始流渣两批后，应及时取样分析碳和磷的含量，以便决定下步操作。
　　(6)温度控制。氧化期总的来讲是一个升温阶段，升温速度的快慢根据钢液磷的情况而定。到氧化期时必须使钢液温度升高到大于该钢种出钢温度的10℃～20℃。
　　(7)净沸腾。当温度、化学成分合适，就停止加矿，调整好炉渣，让熔池进入自然沸腾(5min～10min)，使钢液中的残余含氧量降低，并使气体及夹杂物充分上浮，以利于还原期的顺利进行。
　　(8)扒渣。氧化期，炉渣中FeO含量很高，又含有P2O5为了还原期脱氧及防止回磷必须扒渣，扒渣的条件是扒渣温度高于出钢温度10℃～20℃；扒渣前碳、磷及其他限制性成分应符合要求。
　　(9)增碳。如果氧化末期碳含量过低需增碳，可在扒渣后裸露的钢液面上撒加纯净、干燥的碳粉，进行增碳。
　　还原期
　　氧化期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。主要任务是脱氧、脱硫、控制化学成分、调整温度。还原期的操作工艺如下：
　　(1)扒渣后迅速加入薄渣料以覆盖钢液，防止吸气和降温。造稀薄渣m(CaO)∶m(CaF2)=3∶1。
　　(2)薄渣形成后进行预脱氧，往渣面上加入碳粉2.5kg/t～4kg/t，加入后紧闭炉门，输入较大功率，使碳粉在电弧区同氧化钙反应生成碳化钙。
　　(3)电石渣形成后保持20min～30min，渣子变白，同时注意钢液的增碳。



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尽管钼产品价格不断上涨，然而北美钼生产商还是不愿意扩大产量。但是需求量的上升或者铜产量的增加（钼通常作为铜的伴生产品而生产的）可能会推动明年产量的增加。

目前，大多数北美供应商都没有利用钼价格上涨的优势而扩大钼产量的计划。但是这并不排除他们2004年增加产量的可能性，尤其是在终端用户需求量导致市场 紧张的情况下。 最大的例外是Montana 资源公司，该公司计划在11月中旬重启其位于Butte的 Continental Pit铜钼矿。然而， 该公司的重启动机并不是钼或铜价格的增加，而是该公司能够达成一个优惠的能源协议。 据报道，位于菲尼克斯的Phelps Dodge公司将其主要钼矿的 产量同比提高了25%，而同时保持铜矿产量的稳定。 伦敦Adams金属公司的经理Terry Adams称由于铜生产商减少产量，近几年的钼生产受到严 重影响。铜减产始于2001年11月份。因此，2002年钼精矿产量下滑了16%。“今年，钼产量有所回升，”他说，“但是同2001年产量相比还是下滑 了12%。”

根据美国地质勘探调查(USGS)的数据，1999年美国矿产量最多达4.24万吨，然而从此以后开始逐年下滑；2002年产量为3.26万吨。USGS 钼产品专家Michael J. Magyar称大约15%的钼产量是由单一钼矿生产的，其余的钼都是铜矿的伴生产品。“钼矿的产能在下降，”，他说： “此外，铜矿能够生产比钼矿更为廉价的钼。” 然而，今年钼矿产量下滑趋势有所缓和。USGS的报道称今年前7个月钼精矿产量为1.82万吨，比去年同期 的1.77万吨上升了2.8%。“这并不表明市场需要更多的产量，因为目前市场供需基本平衡，” Thompson Creek金属公司的营销副主席 Richard DeCesare称。Thompson Creek公司运营两个钼矿：位于Challis的Thompson Creek矿及位于加拿大 的Endako矿。DeCesare称公司并没有扩大产量的计划。 事实上，尽管钼价走强，10月初钼铁及氧化钼价格为6美元/磅以上高于1月份钼铁 4.75美元及氧化钼3.50美元的水平；然而钼价格的上涨并不是由需求量推动的。

根据伦敦国际钼协会总秘书长Michael Maby，近几年北美钼需求量持续下滑，从2000年的7500万磅下滑到了2002年6700万磅；其中北 美80%的钼是由钢铁工业消费的。Adams称大约1/3的钼用于不锈钢生产，另外1/3用于生产建筑用、石油及天然气管道用的合金特殊钢；剩余的用于有 色金属及高温领域，如航天、照明设施、石油工业催化剂等。总体上说，这些领域的需求量不是很旺盛，尤其是有色金属领域。“目前，不锈钢及其他钢材的需求量 不高，”一位钼贸易商称。“目前需求量不高；但是一旦经济有所好转，需求量也会有所好转。” Adams称钼在北美双联不锈钢领域还有很广泛的潜在用途， 北美生产商在该领域的开发不如欧洲生产商到位；他们是于1990s中期才开始大规模开发的。

供应量紧张那么，假如钼需求量不是很旺盛的话，又是何种因素推动钼价格上涨的呢？很明显答案是供应量的紧张。根据DeCesare，中国、智利及其他伴随 产品生产商的供应量都有所减少。此外，Magyar称情况更为复杂的是来自中国的钼产品将会是低级原料，这样的话将会进一步加剧西方高级氧化钼的供应紧张 状况。
尽管目前供应很紧张而且钼的需求量也相对很低，但问题是一旦美国经济及钢铁工业回升的话会发生什么状况。美国的一位贸易商称钼矿不会立即扩 大产量，“在钼 矿增加产量之前需要做很多开发工作，而且目前价格很低他们也不会扩大产量，”他称，因此价格将会更高。“我只希望价格不要太高。否则，大家都开始寻找替代 品。” 然而，DeCesare却不这样认为。“假如钢铁需求量增加的，钼不会出现短缺，”他说。“钼矿产能过剩，假如钼短缺的话我们将会增加产量，除非 需求量猛涨。否则，市场应该能够根据需求量的增加而进行相应调整。” 至于伴生钼产品，其供应量将依据铜产量而确定。“钼价格因素还不足以作为重启铜生产 的原因。”USGS称。

从2001年底开始，一些铜矿就相继减少了铜产量，因此伴随产品钼产量也相应减少；减产最明显的是Phelps Dodge的Sierrita矿及亚利桑 纳州的Baghdad矿。 此外，Montana资源公司于2000年7月份也暂停了其Continental铜矿及钼矿生产。然而，该公司最近与 PPL EnergyPlus公司达成了协议，后者将为他们提供节能的电力能源以运营矿山。因此，该公司正在启动其铜矿及钼矿生产。尽管没有透露 Montana资源公司支付的电费，但是人力资源部副主席Stephen W. Walsh称电费很低足以能够很经济地运营铜矿。预计 Continental矿本月底运营之后其伴随钼产品产量将达到700-1000万吨/年。 然而，Montana资源公司的重启生产预计不会对整个钼市 场有很大的影响。“我认为这些重启生产不会对整体市场有很大的帮助。”美国钼贸易商称。

同时，尽管Kennecott Utah公司的Bingham Canyon矿山是满负荷运营的，但是由于该矿山款物量的自然减少，其钼产量还是低于历史 水平的。该公司的发言人称目前他们公司也没有增加Bingham Canyon矿山的钼或铜产量的计划。 Phelps Dodge未能发表评论，工业观 察人士称他们对铜生产商会很快恢复产量表示怀疑；尽管铜价格正在上涨。Kennecott公司的发言人称目前不可能有其他重启生产，除非需求量也所提高铜 价格能够稳定。 前景是否乐观？

总而言之，对于钼生产商来说今年是丰收的一年。“今年的价格水平很高，” DeCesare称。“这样的话，我们就可以将多余的钱用于矿山开发从而可以保 证长期的产量稳定。” 然而，明年的情况就有点不确定了。“这将视铜产量的情况而定，”钼贸易商称。 Adams预计2004年美国的钼产量将上升 10%：“希望需求量也会好转，这样的话两者就可以平衡了。”否则会导致钼价格的再次下滑。

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

1.概述
高 速钢又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素。合金元素总 量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工 具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削 金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。
高速钢的热处理工 艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为 860～880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度 1220～1250℃，后油冷。工厂均采用盐炉加热。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残 余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。
(1)生产制造方法：通常采用电炉生产，近来曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。
(2)用途：用于制造各种切削工具。如车刀、钴头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。
2.主要生产厂
我国大连钢厂、重庆钢厂、上海钢厂是生产高速钢的主要生产厂。
3.主要进口生产国家
我国主要从日本、俄罗斯、德国、巴西等国进口。
4.种类
有钨系高速钢和钼系高速钢两大类。钨系高速钢有W18Cr4V,钼系高速钢有W6Mo5Cr4V2等。
5.规格和外观质量
规格主要有圆钢和方钢。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。
高 速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢，热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时，硬度 仍无明显下降，用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及 粉末冶金高速钢。
普通高速钢

图一： 高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
普通高速钢可满足一般需求。常见的普通高速钢有两种，钨系高速钢和钨钼系高速钢。
钨系高速钢
典型牌号为W18Cr4V，热处理硬度可达63-66HRC，抗弯强度可达3500MPa，可磨性好。
钨钼系高速钢

典 型牌号为W6Mo5Cr4V2，目前正在取代钨系高速钢，具有碳化物细小分布均匀，耐磨性高，成本低等一系列优点。热处理硬度同上，抗弯强度达 4700MPa，韧性及热塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各种工具，例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等，可以满足加工一般工程材 料的要求。只是它的脱碳敏感性稍强。
另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V，这是中国近几年发展起来的新品种。强度及热塑性略高于 W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC63-64，与韧性 相配合，容易轧制、锻造，热处理工艺范围宽，脱碳敏感性小，成本更低。这三个牌号的普通高速钢在中国市场的比例分别为:W18Cr4V，16.5%； W6Mo5Cr4V2，69%;W9Mo3Cr4V，11%。
高性能高速钢
高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性，这是通过改变高速钢的 化学成分，提高性能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性，切削温度达摄氏650度 时，硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性为普通高速钢的1.5-3倍，适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。
主要品种有4种，分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。
高碳系高速钢
牌号为9w18Cr4V，因含碳量高(0.9%)，故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时，寿命显著提高，但其抗弯强度为3000MPa，冲击韧性较低，热处理工艺要求严格。
高钒系高速钢
牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3)，含钒量达3-4%，使耐磨性大大提高，但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。
钴高速钢
牌 号有W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号M42)。其特点为：含钒量不高(1%)，含钴量高(8%)，钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内， 利用高的基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。热处理硬度可达67-70HRC，但也有采取特殊热处理方法，得到67- 68HRC硬度，使其切削性能(特别是间断切削)得到改善，提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具，用于切削难加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制 成复杂刀具，国际上用得很普遍。但中国钴资源缺乏，钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢的5-8倍。
铝高速钢
牌号为 W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入铝(Al)和硅(Si)、铌(Nb)元素，来提高热硬性、耐磨性。适合中 国资源情况，价格较低。热处理硬度可达到68HRC，热硬性也不错。但是这种钢易氧化及脱碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改进。国际市场上高性能高速钢使用 量已经超过普通高速钢25-30%。
本站注：按照通常的国际标准，只有含钴量在2%以上的高速钢才称为高性能高速钢，代号为HSS-E。其它如铝高速钢等，虽然性能较普通高速钢有所提高，但尚未有证据表明可以达到钴高速钢的同等性能。

粉末冶金高速钢

图二：粉末冶金高速钢及其制品。
近 几年来高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢，它的能优于熔炼高速钢。用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水，得到细小高速钢粉末，筛选后为0.4mm 以下的颗粒；在真空(0.04Hg)状态下，密闭烧结达到密度65%；再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯，然后锻轧成钢材， 这样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题，而它无论截面多大，其碳化物级别均为一级。碳化物晶粒极细，小于0.002mm，而熔炼 高速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。
牌号为CPM T15的粉末冶金高速钢，它的强度、韧性分别是同化学成分的熔炼高速钢的2倍及2.5倍。尽管含钒量达5%，但由于碳化物晶粒细，可磨性依然很好。高温热硬度也比熔炼高速钢提高0.5-1HRC。
又由于其物理机械性能高度各向同性，淬火变形小。碳化物颗粒均匀分布的表面较大，不易从刀具的切削刃上剥落，小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍，大尺寸刀具提高20-30%。
粉末冶金高速钢具有良好的力学性能，适合制造：间断切削条件下易崩刃的刀具、强度高而切削刃又必须锋利的刀具，如插齿刀、滚刀、铣刀，高压动载荷下使用的刀具。
它的碳化物偏析小，晶粒细，可磨性好，适合制造：大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。这类材料的高温热硬度高，又适合制造难加工材料所用的刀具，确实是面面俱到。

粉 末冶金高速钢生产过程较复杂，造价较高。中国钢厂提供的品种较少，市场用量也很少。国际上著名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金 高速钢，日本神户制钢所、日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢，供应量也在迅速增长。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头、铣刀、丝 锥，NACHI公司制造了滚刀、插齿刀、剃齿刀。有理由相信技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用，为金属加工业带来新的发展。

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粉 末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金 法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展 中起着举足轻重的作用。

（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀 土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、 高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。

（5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具，很多就是粉末冶金技术制造的。

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1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

3、 坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于 单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除 普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果

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陶瓷结构材料粉末冶金技术主要包括陶瓷结构材料粉末冶金技术的基础研究、高韧性/高硬度陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、新型层状碳化物/氮化物陶瓷、复相陶瓷、陶瓷涂层，以及先进陶瓷的批量生产技术、加工技术、可靠性与性能评价技术等内容。
1、陶瓷结构材料粉末冶金技术的基础与应用研究
陶瓷结构材料粉末冶金技术的基础与应用研究主要集中在：
（1）界面化学和界面调整，如陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属、陶瓷/有机物；
（2）以连续介质“宏观—亚微观—原子级”层次的“统一断裂观”设计陶瓷材料；
（3）陶瓷材料的磨损与润滑；
（4）环境影响下的陶瓷材料腐蚀与断裂问题；
（5）非均质材料的高温稳定性；
（6）复杂体系的陶瓷相图。
2、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高韧性/高硬度α-Sialon陶瓷通常使用α-Si3N4为原料，可获得由细长的β-Si3N4晶体穿插在等 轴状α-Si3N4晶体中所组成的自增韧陶瓷。美国原密歇根大学的I-W.Chen教授和澳大利亚M0nash大学的程一兵博士几乎同时研制出具有高长径 比的α-Sialon材料，他们所研制出的具有高长径比的α-Sialon材料具有高硬度和高断裂韧性。
3、陶瓷结构材料粉末冶金技术的氧化物陶瓷乌克兰国家科学院材料学问题研究所研发出来的细晶氧化锆陶瓷平均晶粒尺寸为0.2μm。
4、陶瓷结构材料粉末冶金技术的非氧化物陶瓷乌克兰国家科学院材料学问题研究所的一个研究室研制了一系列高纯超细的高熔点化合物粉末，如 TiB2、SiC、B4C、CrB2、B4C-TiB2、TiC、BN、AlN、Si3N4、MoSi2、WSi2等高熔点化合物粉末。
5、陶瓷结构材料粉末冶金技术的新型层状碳化物和氮化物陶瓷研究新型层状碳化物和氮化物陶瓷是最新发现的碳化物和氮化物陶瓷材料，如Ti3SiC2,Ti2AlC,Ti2AlN等材料。
6、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高性能复相陶瓷及陶瓷基复合材料为克服陶瓷材料的脆性，材料科学家根据自然界生物材料的结构特点对陶瓷复合材料从材料设计、制备工艺等各方面进行了研究，制成了仿生复相陶瓷。
7、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高性能、低成本、高可靠性陶瓷涂层的制备技术。
8、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高性能、低成本、批量化先进陶瓷的制备和加工技术、性能评价技术。

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