硬质合金的类型和应用

硬质合金是粉末冶金的支柱产品之一。世界上第一批硬质合金是1926年由德国克虏伯公司施勒特研制发明的。硬质合金研制成功是机械加工史上的一次革命,它使机械加工切削速度达到了32m/min,红硬性达900~1000℃,为制造红硬性高、耐磨性更好的高速切削刀具开拓了广阔的前景。随着现代科学技术的发展,各种难加工材料的应用越来越广泛,为了解决这些材料的加工问题,硬质合金刀具正成为人们研究的热点。硬质合金的性能特点有:硬度高,红硬性高,耐磨性好,抗压强度高;抗弯强度低,韧性差,导热性差;耐腐蚀性好,抗氧化性良好;线胀系数小。硬质合金可以分为以下两大类。

①金属陶瓷硬质合金 该类材料是将一些高硬难熔金属碳化物粉末(如WC、TiC等)和黏结剂(Co、Ni等)混合加压成形,再经高温烧结而成,其与陶瓷烧结成形方法相似。金属陶瓷硬质合金的特点是:热硬性好,工作温度可达900~1000℃,硬度极高(69~81HRC),耐磨性优良。由它制成的硬质合金刀具的切削速度比高速钢刀具提高4~7倍,而刀具寿命可延长5~80倍;可用于切削高速钢刀具难加工的硬化合金如奥氏体耐热钢及不锈钢,以及高硬度(50HRC左右)的硬质材料。但硬质合金质硬性脆,不能进行机械加工,常将其制成一定规格的刀片镶焊在刀体上使用。目前金属陶瓷硬质合金除用作切削刀具外,还广泛用于模具、量具等耐磨件的制造,以及用于制造采矿、石油及地质钻探等的钎头和钻头等。

金属陶瓷硬质合金主要有以下三类。

a. YG(钨钴)类:主要牌号有YG3、YG6、YG8等,YG表示钨钴类硬质合金,后边的数字表示Co的质量分数(以百分数表示)。合金Co的质量分数高,材料韧性好,但硬度、耐磨性低。

b. YT(钨钴钛)类:主要牌号有YT5、YT15、YT30等,Y表示硬质合金,T表示含TiC,后面的数字是TiC的质量分数(以百分数表示)。该类合金除含有Co和WC外,还含有硬度比WC更高的TiC硬质粉末。该类合金耐磨性高,热硬性好,但强韧性较低,一般用于制作切削钢材的工具。

c. YW类:该类合金含有TaC,是新型硬质合金。TaC使合金热硬性显著提高,使该合金适于作为切削耐热钢、不锈钢、高锰钢和高速钢等切削性能差的钢材的刀具。

②钢结硬质合金 钢结硬质合金的硬化相仍为TiC、WC等,但黏结剂则以各种合金钢(如高速钢、铬钼钢)代替了 Co、Ni,制作方法与上述硬质合金类似;但钢结硬质合金经退火后可进行切削加工,还可进行淬火、回火等工艺处理,可锻造、焊接,具有更好的使用和工艺性能,适用于制造各种形状复杂的刀具,如麻花钻头、铣刀等,也可制作在高温下工作的模具或零件等。

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