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硬質合金的分類 |
| 發布時間：2020/5/27 |
| 硬質合金的分類及材料特性 1、硬質合金的分類 硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和黏結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金廣泛用于刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。現在新型硬質合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數百倍。 硬質合金硬度很高，常溫時為89~93Hm(相當于74~82HRC)。它的耐熱性為800~1000E高溫。它能允許比高速鋼高幾倍至十幾倍的切削速度，但抗彎強度和沖擊韌性比高速鋼低。 目前我國生產的硬質合金按化學成分和使用特性可分為以下四類。 (1)鎢鈷類硬質合金 主要成分是碳化鎢(WC)和黏結劑鈷(Co)。其牌號是由YG(硬、鈷兩字漢語拼音字首)和平均含鉆量的百分數組成。例如YG8，表示平均Wco=8%，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質合金。 (2)鎢鈦鈷類硬質合金 主要成分是碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)及鈷(Co)。其牌號由YT(硬、鈦兩字漢語拼音字首)和碳化鈦平均含量組成。例如，YTl5，表示平均WTiC=15%，其余為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質合金。 (3)添加稀有金屬碳化物合金 又分YG類和YT類為基礎添加稀有碳化物(TaC、NbC)兩種。前者由WC+TaC(或NbC)+Co組成，后者由WC+TiC+TaC(或NbC)+Co組成。 (4)鎳鉬鈦合金 又稱為碳化鈦基合金，主要由TiC+Ni+Mo組成，其中有一定的WC。 目前，對于作為切削刀具的硬質合金，其分類方法又有多種。不同種類的碳化鎢粉、混合料成分和金屬結合劑含量、晶粒長大抑制劑的類型和用量等的組合變化，構成了各種硬質合金牌號。這些參數將決定硬質合金的顯微結構及其特性。某些特定的性能組合已成為一些特定加工用途的首選，從而使對多種硬質合金牌號進行分類具有了意義。 兩種最常用的、面向加工用途的硬質合金分類體系分別為C牌號體系和ISO牌號體系。盡管這兩種體系都不能完全反映影響硬質合金牌號選擇的材料特性，但它們提供了一個基礎。對予每種分類法，許多錯造商都有自己的特殊牌號，由此產生了形形色色、五花八門的硬質合金牌號。 硬質合金牌號還可以按照成分來分類。碳化鎢(wC)牌號可分為三種基本類型：單純型、微晶型和合金型。單純型牌號主要由碳化鎢和鈷結合劑構成，但其中也可能含有少量晶粒長大抑制劑_徽照型牌號由碳化鎢和添加了幾千分之一碳化釩(VC)和(或)碳化鉻(CmC2)的鈷結合劑構成一，其晶粒尺寸可達到1pm以下。合金型牌號則是由碳化鎢和含有百分之幾碳化鈦(TIC)、碳化鉭(TaC)和碳化鈮(NbC)的鈷結合劑構成，這些添加物又穆為立方碳化物，因為其燒結后的顯微結構呈現出不均勻的三相結構。 (1)單純型硬質臺金牌號 用于金屬協削加、工的此類牌號通常含有3%~12%的鈷(質量比)。碳化鎢晶粒的尺寸范圍通常在18um之間。與其他牌號一樣，減小碳化鎢的粒度可以提高其硬度和橫向斷裂強度(TRS)，但會降低其韌性。單純型牌號的硬度通常在89---93.5Hm之間；橫向斷裂強度通常在25．38~50.75MPa之聞。 單純型牌號在C牌號體系中可分為C1~C4，在ISO牌號體系中可按K、N、S和H牌號系列進行分類。具有中間特性的單純型牌號可以歸類為通用牌號(如C2或小于20)，可用于車削、銑削、刨削和鐙削加工；晶粒尺寸較小或鈷含量較低、硬度較高的牌號可以歸類為精加工牌號(如C4或ii小于10)；晶粒尺寸較大或鈷含量較高、韌性較好的牌號可以歸類為粗加工牌號(如C1或小于30)。 用單純型牌號制造的刀具可用于切削加工鑄鐵、200和300系列不銹鋼、鋁和其他有色金屬、高溫合金和淬硬鋼。此類牌號還能應用于非金屬切削領域(如作為巖石和地質鉆探工具)，這些牌號的晶粒尺寸范圍在1.5~10um(或更大)，鈷含量為60-16%。單純型硬質合金牌號的另一種非金屬惦削類用途是制造模具和沖頭，這些牌號通常具有中等大小的晶粒尺寸，鈷含量為16%~30%。 (2)微晶型硬質合金牌號 此類牌號通常含有6%~15%的鈷。在液相燒結時，添加的碳化釩和(或)碳化鉻可以控制晶粒長大，從而獲得粒度小于1um的細晶粒結構。這種微細晶粒牌號具有非常高的硬度和72.5MPa以上的橫向斷裂強度。高強度與足夠的韌性相結合，使此類牌號的刀具可以采用更大的正前角，從而能通過切削而不是推擠金屬材料來減小切削力和產生較薄的切屑。 微晶牌號在ISO牌號體系中可按M牌號系列進行分類，除此以外，在C牌號體系和ISO牌號體系中的其靛分類方法與單純型牌號相同。微晶牌號可用于制造切削較軟工件材料的刀具，因為這種乃具的表面可以加工得非常光滑，并能保持極其鋒利的切削刃。 微晶牌號刀具還能屠予搬工鐮蓑超級合金，因為這種刀具能夠承受高達1200"(2的切削溫度。對于高溫合金和其他特殊材料的加工，采用微晶牌號刀具和含釕的單純牌號刀具，能夠同時提高其耐磨性、抗變形能力和韌性。微晶牌號還適合制造會產生剪切應力的旋轉刀具(如鉆頭)。有一種鉆頭采用復合牌號的硬質合金制造，在同一支鉆頭的特定部位，材料中的鈷含量各不相同，從而根據加工需要優化了鉆頭的硬度和韌性。 (3)合金型硬質合金牌號 此類牌號主要用于切削加工鋼件，其鈷含量通常為5%~10%，晶粒尺寸范圍為0.8~2%。通過添加4%~25%的碳化鈦(TiC)，可以減小碳化鎢(WC)擴散到鋼屑表面的傾向。通過添加不超過25%的碳化鉭(TaC)和碳化鈮(NbC)，可以改善刀具的強度、抗月牙洼磨損能力和耐熱沖擊性。添加此類立方碳化物還能提高刀具的紅硬性，在重載切削或切削刃會產生高溫的其他加工中，有助予避免刀具發生熱變形。此外，碳化鈦在燒結過程中能提供成核位置，改善立方碳億物在工件中的分布均勻性。 一般來說，合金型硬質合金牌號的硬度范圍為91~94Hm，橫向斷裂強度為21.8~43.5MPa。與單純型牌號相比，合金型牌號的耐磨料磨損性能較差，…且強度較低，但其耐黏結磨損的性能更好。合金型牌號在C牌號體系中可分為C5~C8，在ISO牌號體系中可按P和M牌號系列進行分類。具有中間特性的合金型牌號可以歸類為通用牌號(如C6或P30)，可用于車削、攻螺紋、刨削和銑削加工。硬度最高的牌號可以歸類為精加工牌號(如C8和 P01)，用于精車和鏜削加工。這些牌號通常具有較小的晶粒尺寸和較低的鈷含量，以獲得所需要的硬度和耐磨性。不過，通過添加較多的立方碳化物也能獲得類似的材料特性。韌性最好的牌號可以歸類為粗加工牌號(如C5或P50)。這些牌號通常具有中1等大小的粒度和高鈷含量，立方碳化物的添加量也較少，以通過抑制裂紋擴展而獲得所蔫要的韌性。在斷續車削加工中，通過采用上述刀具表面具有較高鈷含量的富鈷牌號，還可以進一步提高切削性能。 碳化鈦含量較低的合金型牌號用于切削加工不銹鋼和可鍛鑄鐵，但也可用于加工有色金屬(如鎳基超級合金)。這些牌號的晶粒尺寸通常小于1um，鈷含量為8%~12%。硬度較高的牌號(如M10)可用于車削加工可鍛鑄鐵；而韌性較好的牌號(如M40)可用于銑削和刨削鋼件，或者用于車削不銹鋼或超級合金。 合金型硬質合金牌號還能用于非金屬切削類用途，主要用于制造耐磨零件。這些牌號的粒度通常為1.2~2um，鈷含量為7%~10%。在生產這些牌號時，通常會加入很大比例的回收原料，從而在耐磨零件的應用中獲得較高的成本效益。耐磨零件需要具有很好的耐腐蝕性和較高的硬度，在生產此類牌號時，可以通過添加鎳和碳化鉻來獲得這填性能。更多內容請查閱平面磨床公司網站：http://www.liveyum.com |
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