硬质合金基础知识

结构零件：硬质合金用来作结构零件的制品很多，如旋转 密封环、压缩机活塞、车床夹头、磨床心轴、轴承轴颈等。
耐磨零件：用硬质合金制成的耐磨零件有喷嘴、导轨、柱 塞、球、轮胎防滑钉、铲雪机板等举不胜举。
耐高压高温用腔体：最重要的用途就是生产合成金刚石用 的顶锤、压缸等制品，顶锤、压缸用硬质合金已占我国硬 质合金生产总量的9%。
① 大大提高工具寿命，几倍到几十倍； ② 提高了切削速度和劳动效率； ③ 提高了工件的精度和光洁度。
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二、硬质合金和混凝土的比较
1、成分
2、工艺流程：混料
压制
烧结
3、组织结构
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二、硬质合金的成分、结构与性能
成分：硬质合金的主要成分有WC、Co和TiC，次要成分有 TiN、Ni、Mo、TaC、NbC、VC、Cr3C2等。其中WC （包括TiC在内）占80%以上，Co占20%以下。其余成分 比例很小。
TaC-Co、WC-TiC-TaC（NbC）-Co等。 这些合金均以 WC为主成分。 ② 碳化钛基或碳氮化钛基硬质合金：通常以TiC或Ti（C、 N）为基本成分，以Ni-Mo作粘结剂而组成的一种硬质 合金。 如TiC-Mo-Ni、TiC-WC-TaC（NbC）-Mo-Ni、 Ti（C、N）-Mo-Co-Ni等。 ③ 涂层硬质合金：在合金表面上沉积一层TiC、TiN、 TiB2、ZrN、CrN、AI2O3、TiCN、B4C、SiC、BN、 TiAIN、金刚石等物质，使工具的使用性能成倍提高。
硬质合金分类及用途
一、什么是硬质合金?它有什么特点?
1、定义：硬质合金是用粉末冶金方法生产的、由难熔
金属化合物（硬质相）和粘接金属（粘接相）所构成的组合 材料。
2、特点：
① 硬度高、耐磨性高； ② 抗压强度高（可达6000MPa）； ③ 稳定性好； ④ 脆性较大。
3、优点：与工具钢比较，硬质合金的优点是：
TiC—硬质相，随着TiC含量的增加，合金的抗月牙洼磨损能力 增强，但合金的强韧性降低，合金的脆性增大；
TaC、NbC—硬质相，能明显提高合金的高温性能和耐磨性，加 有TaC、NbC的合金通用性好；
CrC、VC—抑制剂，抑制WC晶粒的长大。
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四、硬质合金分类
1. 根据成分不同，可将硬质合金分为5大类。 ① 碳化钨基硬质合金：包括WC-Co、WC-TiC-Co、WC-
M类：奥氏体/铁素体/马氏体不锈钢（如1Cr18Ni9Ti、0Cr19Ni、1Cr17Mo、
0Cr13Al、3Cr13、7Cr17、1Cr18Ni11Si4AlTi、0Cr26Ni5Mo2）、铸钢、锰 钢（40Mn18Cr3、50Mn18Cr4等）、合金钢（含有Ni、Si、Co、Al、Cr、 W、Mo、V、Ti、Nb等合金元素的碳素钢）、合金铸铁、可锻铸铁、易切 钢（Y12、Y15、Y30、Y40Mn等），切削牌号选择W—Co—Ti—Ta（Nb） 类合金，如YW1、YW2、YW3、YS8、YS25、YM101、YM201、YM301、 YC201等；
其他用途：硬质合金用途越来越广，近几年已在民用领域 不断扩展，如表链、表壳、高级箱包的拉链头、硬质合金 商标等。
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五、被加工材料分类及工具材料选择
P类：钢、钢铸件。如普通碳素结构钢（代码如Q235-A.F）、优质碳素结构
钢（如45钢、50锰、20G等）、碳素工具钢（如T7、T7A、T8、T8A、T13、 T13A等），切削牌号一般选择W—Co —Ti类合金，如YT5、YT14、YT15、 YT15R、YT05、YT30、YC101、YC201、YC301、YC45等；
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④ 钢结硬质合金：主要成分是钢，而以TiC或WC作硬质 相组成的一类硬质合金。其显著特点是可热处理与机 加工，是界于工具钢和硬质合金之间的一类中间合金。
⑤ 其他硬质合金：如Cr3C2基硬质合金，以Cr3C2为主成 分，以Ni或Ni-W等作粘结剂所组成的硬质合金，通常 用作耐磨耐腐蚀零件。 此外还有两类重要的刀具材料，一类是陶瓷材料， 包括氧化铝系（白陶）、氮化硅系和赛隆陶瓷 （Si3N4/Al2O3）。另一类是超硬材料，聚晶金刚石 （PCD）和聚晶立方氮化硼PCBN。
地质矿山工具：地质矿山工具同样是硬质合金的一大用途。 我国地矿用硬质合金约占硬质合金生产总量的25%，主要用 于冲击凿岩用钎头，地质勘探用钻头、矿山油田用潜孔钻、 牙轮钻以及截煤机截齿、建材工业冲击钻等。
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模具：用作各类模具的硬质合金约占硬质合金生产总量的 8%，有拉丝模、冷镦模、冷挤压模、热挤压模、热锻模、 成形冲模以及拉拔管芯棒，如长芯棒、球状蕊棒、浮动蕊 棒等，近十几年轧制线材用各类硬质合金轧辊用量增速很 快，我国轧辊用硬质合金已占硬质合金生产总量的3%。
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2、按用途分类
硬质合金具有一系列优良性能，用途十分广泛，随着时间推移 用途还在不断扩大，主要用途分述如下：
切削工具：硬质合金可用作各种各样的切削工具。我国切削 工具的硬质合金用量约占整个硬质合金产量的三分之一(约 3000吨左右)，其中用于焊接刀具的占78%左右，用于可转位刀 具的占22%左右。而数控刀具用硬质合金仅占可转位刀具用硬 质合金的20%左右，此外还有整体硬质合金钻头，整体硬质合 金小园锯片，硬质合金微钻等切削工具。
结构：钨钴合金的正常结构为WC相和Co相的两相组织。前 者也称为硬质相或α相，后者为粘接相或β相。钨钛钴合 金的正常结构有两种，一种是（Ti、W）C+Co两相组织， 一种是（Ti、W）+WC+Co三相组织。
性能：硬质合金的主要性能指标有密度、抗弯强度、硬度、
矫顽磁力、钴磁等等。密度是硬质合金质量最基本的指标，
它是其他各项性能的基础。硬度与抗弯强度是硬质合金两
项主要机械性能指标，直接影响合金的使用效果。这三项
性能就基本决定了硬质合金的综合品质，是产品出厂的考
核指标，也是用户最关注的指标，合理选用硬质合金的重
要依据。
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三、刀具材料中常用的几种物质的作用：
WC—耐磨相，刀具材料的主成分；
Co—韧性相，随着Co含量的增加，合金的强韧性增加而硬度降 低；