前言：
有鑒于國內對粉末高速鋼之應用與認知尚未普及，且一般業(yè)界對粉末高速鋼僅止于「貴」，價格高于傳統(tǒng)高速鋼3~4倍而怯步，其中貴的內容為何？貴的是否值得？而一加探究，殊不知材料費用僅占整個模具費用之「冰山一角」本文就粉末高速鋼及傳統(tǒng)高速鋼在材料特性、熱處理、機械加工、實物應用方面做比較性之敘述與研討。
壹：粉末高速鋼之簡介：
合金粉末的制成技術，在冶金技術較先進國家發(fā)展研發(fā)距今已逾二十年歷史，在這其間不斷的改良及突破，研發(fā)出高質量的粉末合金高速鋼 (High Speed Steel produced by Power Metallurgy) 簡稱粉末高速鋼 (PM)。
貳：粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼制成之不同處
一． 傳統(tǒng)高速鋼的制成，大都使用較大型的電弧熔煉鋼材及添加所需或不足的合金原料，經過除氣，除渣的過程（俗稱二次精煉），倒入坩鍋內，再澆鑄入鋼錠，合金鋼錠經過熱鍛，再制成所需尺寸的鋼條。
二． 粉末高速鋼的制成：通常都使用較小的熔爐，經過精細的二次精煉，熔煉出所需要之成份穩(wěn)定的鋼水，此鋼水經由細澆孔流出，用高壓氣使體使其吹成霧化，瞬間急速形成極微細近似圓形的鋼粒粉末，再經過嚴格的篩選，倒置內鋼錠成罐內，抽真空，形成完全氣密，再經過HIP (Hot Isostatic Pressing)燒結均壓處理，粉末鋼錠成型罐內部達到*的結實（沒有任何氣孔）。完成后，粉末鋼錠經過完全退火，再經過熱鍛制成所尺寸的黑皮鋼條，因表層有一層脫碳層，必須完全去除，尤其粉末高速脫碳層較傳統(tǒng)鋼料為厚，必須完全去除，以下表例為必須去除黑皮脫碳層的*少厚度值，提供參考：
|
A(m/m) |
F(m/m) |
A(m/m) |
F(m/m) |
A(m/m) |
F(m/m) |
A(m/m) |
F(m/m) |
|
10 |
8 |
60 |
55.5 |
110 |
103 |
160 |
151 |
|
20 |
17.5 |
70 |
65 |
120 |
113 |
170 |
161 |
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30 |
27 |
80 |
75 |
130 |
130 |
180 |
170 |
|
40 |
36.5 |
90 |
84 |
140 |
140 |
190 |
180 |
|
50 |
46 |
100 |
94 |
150 |
150 |
200 |
189 |
注：，上表中 A：表示黑皮料的外徑或厚度尺寸，單位：m/m.
B：表示去除黑皮的外徑或厚度尺寸，單位m/m.
叄．粉末高速鋼較傳統(tǒng)高速鋼之優(yōu)點：
一、 無方向性。粉末高速鋼經由極細的鋼粒加壓燒結而成，所以各個點的壓縮強度、沖擊性、抗折力、韌性都相同。沒有俗稱「直絲」及「橫絲」在同一塊材料中的差異，以及網狀組統(tǒng)和水紋組織的產生，如上圖標。
二、 結晶顆粒細致均勻：粉末高速鋼經由極細的鋼粒粉末組成，再經由HIP燒結，內部組織細致均勻。傳統(tǒng)高速鋼因在制成合金鋼錠時碳化物太早析出，造成結晶顆粒組大化，和大小不均勻的現象。由（圖一）及（圖三）比較，（圖一）中碳化物結晶分布不均及大小不均勻。（圖三）為粉末高速鋼組織。
三、 熱處理能提高硬度：以同系種的高速鋼為例：傳統(tǒng)高速鋼 (JIS SKH-51 : AISI M2)一般熱處理后硬度為HRC 62-64，而同為Mo(鈤)系粉末高速鋼熱處理后硬度為HRC63~66，以25t x 100 x 100為例，熱處理時淬火溫度（沃斯田鐵化溫度）粉末高速鋼比傳統(tǒng)高速鋼低30℃~80℃，且淬火容許冷卻時間較傳統(tǒng)高速鋼為長，接近空冷也有優(yōu)異的高硬度值。
四、 熱處理變形減少：粉末高速鋼由極細小的鋼粒粉末結合，熱處理后材料尺寸會較原先尺寸為大一點，且會四面八方同時加大，而傳統(tǒng)高速鋼因有方向性熱處理后的尺寸加大不一致，甚至有些地方尺寸會縮小，使原形體變形。
五、 沒有偏析的現象：傳統(tǒng)高速鋼因在熔煉過程中各元素的分布情形不是很均勻，所以當熱處理時各金屬元素與碳結合成碳化物時，分布的位置不平衡而產生偏析現象，在加工或使用上壽命不一，質量及壽命較難掌握。粉末高速鋼則沒有此種情形。所以粉末高速鋼與傳統(tǒng)高速鋼相同硬度時，粉末高速鋼的被加工性較好，且不易變形。
六、 沒有非金屬介在物：因粉末高速鋼的每一顆細鋼粒（粉末）都經過嚴格的篩選，內含的雜質及非金屬物趨近于零，成型后成份很穩(wěn)定。尤其現今使用線切割的普遍化，每塊材料的非金屬介在物，不應存在影響工時及質量。
七、 耐磨性：在熱處理淬火溫度相同時，粉末高速鋼的硬度高于傳統(tǒng)高速鋼，故其耐磨性亦優(yōu)于傳統(tǒng)高速鋼，且顆粒細小均勻，沒有偏析，耐磨性依使用情形不同可增加50%~200%。
八、 韌性：當傳統(tǒng)高速鋼要達到粉末高速鋼相同硬度時，勢必提高其淬火溫度，致使內部碳化物顆粒結晶成長粗大化，而降低韌性，粉末高速鋼結晶顆粒細致均勻，無方向性故韌性較佳。
肆、粉末高速鋼之分類：
粉末高速鋼制成與傳統(tǒng)高速鋼不同處在于制造程序上之差異，及加添些不足的金屬元素，亦可依需求熔煉制出各種成份元素的鋼料。大體上與傳統(tǒng)高速鋼一樣分為Mo(鉬)系及W(鎢)系兩大型系。Mo系的材料韌性較佳，W系的材料耐磨性較好，高溫硬度較高，耐沖擊較強。
伍、粉末高速鋼之熱處理：
任何一種鋼材的使用好壞，絕大部份取決于熱處理的選擇及條件。大致上Mo系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1200℃ (各廠家的成份不同而有高低)。W系粉末高速鋼淬火溫度不可高于1240℃。粉末高速鋼熱處理成敗尤重視回火程序。Mo系粉末高速鋼熱處理時應防止Mo元素「脫漏」的現象。
陸、粉末高速鋼之研磨：
一、研磨砂輪的選擇：要選擇切削力較好的砂輪，如CBN砂輪。
二、防止研磨過熱：要防止研磨時局部溫度大于回火溫度，*好用濕磨。
三、防止研磨時產生殘留應力：每次的力量不可太大，正常進刀量每次不超超過0.03m/m，并保持經常性的研磨輪整修，削銳，及研磨屑清理，是做好研磨的必要課題。
柒、粉末高速鋼之線切割：
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