硬质合金切削刀具材料介绍和基本知识
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WC-Co（YG）类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和 非金属材料。加工铸铁时，切屑呈崩碎块粒，刀具受冲击很 大，切削力和切削热都集中在刀刃和刀尖附近。YG类合金有 较高的抗弯强度和冲击韧性（与YT类比较），这可减小切削 时的崩刃。同时，YG类合金的导热性较好，有利于切削热从 刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。加工有色金 属及其合金时，由于在熔化温度下有色金属及其合金不会与 WC产生熔解或熔解速度非常慢，即使在熔化温度下也不产生 化学相互作用，因此，YG类合金能成功地加工有色金属及其 合金。YG类合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口，因 此适于加工有色金属和纤维复合材料。 YG类硬质合金中含钴 量较多时，其抗弯强度及冲击韧性均较好，特别是提高了疲 劳强度，因此适于在受冲击和振动的条件下作粗加工用；含 钴量较少时，其耐磨性和耐热性较高，适合于作连续切削的 精加工用。当含钴量较少时，合金的硬度较高，耐磨性也较 好。
具
具
钢
钢
普
涂
通
层
硬
硬
质
质
合
合
金
金
陶瓷
超硬材料
金 属 陶 瓷
非
金
属
陶 瓷
CBN PCD
CVD
PVD
1.2 硬质合金的生产基本过程
1.3 硬质合金常用原料
硬质合金是用粉末冶金方法生产的由难熔金属 化合物和粘结金属所构成的组合材料。
常见的难熔金属化合物一般是周期表中IV、V、 VI族过渡元素化合物(碳化物、氮化物、硼化物、 硅化物)，主要有： WC、TiC、TaC、NbC、ZrC、VC、Mo2C、 Cr3C2、TiN、TiCN、TiB2
0.32 80－250(取决于应力状态)
2. 硬质合金的分类
2.1 硬质合金按化学成分与使用性能分为四类：
钨钴类（ISO（K类））（WC+Co） 钨钴钛类（ISO（P类）） （WC+TiC+Co） 添加稀有金属碳化物类（ISO（M类）） （WC+TiC+TaC（NbC）+Co） 金属陶瓷（TiN（TiC）+WC+Mo2C+Ni （Co））
晶格结构 转变温度℃ 密度g/cm3 热扩散系数k-1
熔点℃ 热导率Wμm-1k-1
电阻率μΩcm 弹性模量N/mm2
泊松比 硬度HV10
ε-Co 简单六方
α-Co 面心立方
417.25
8.85 12.5× 10-6
8.80 14.2 × 10-6
1492.6
69.21 6.24（室温）
210000
2.2 ISO国际标准
这类分类方法是根据合金的使用范围分类，随着硬 质合金工业的不断发展，各个国家的命名规则不一 致，甚至即使同一国家不同厂家的命名也是各不相 同，为了方便用户，国际标准化组织规定了以下统 一分类方法：
分为三类P类、M类、K类 P类：P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40 M类：M10、M20、M30、M40 K类：K05、K10、K20、K30、K40
其中P类合金（包括金属陶瓷）：为长切屑 合金，主要用来切削钢材。其选择原则是：
进给量、吃刀深度 P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40
切削速度
M类合金：通用合金，通常用于切削不锈钢、高硬 度铸铁等难加工材料；其选择方法是
进给量、吃刀深度 M10、M20、M30、M40
切削速度
35500
0.10
2913
35900
0.07
熔点 ℃ 1895 2410 2720 2810 3480 3880 3147 3530 2890
1.6 粘结金属特性
硬质合金中的粘结金属(即粘结相) 主要是周期 表中的铁族金属，最常用的是Co。
作为粘结金属，必须满足以下条件：
1.对碳化物有良好的润湿性。 2.与碳化物组成的合金有较高的强度。 3.与碳化物不发生化学反应。 4.能够溶解碳化物。 5.熔点要高，保证在使用条件下合金不发生软化。
K类：短切屑合金，主要用于切削铸铁及有色金属， 以及包括塑料、石材在内的非金属材料。其选择原则 是：
进给量、吃刀深度
K05、K10、K20、K30、K40
百度文库
切削速度
3．硬质合金牌号的合理选择
合理选择硬质合金的依据是：被加工工件的性 能和硬质合金的性能。而决定硬质合金性能的因素 很多，为成分、粒度、金相结构等，但影响最明显 的是成分。因此，要合理选择硬质合金必须了解合 金成分对使用性能的影响。
TaC和NbC的作用 明显地提高合金的高温性能 TaC的加入还能降低合金的热敏感性，刀刃的热 裂纹和崩脱磨损减小，延长刀具的寿命
Co的作用 Co含量增加，合金强度和韧性增大。 Co含量减小时，硬度和高温持久强度增大 低Co合金适应于较高的切削速度，高Co、中Co 合金适宜于作连续和粗加工刀具
WC-Co类
硬质合金切削刀具材料介绍和 基本知识
主要内容
1．硬质合金基础知识 2. 硬质合金的分类 3．如何选择硬质合金切削牌号 4．我公司牌号命名规则及生产的系列牌号 5．切削中常见的问题及解决办法 6. 结束语
1 . 硬质合金基础知识
1.1 切削刀具材料构成 切削刀具材料
工具钢
高速钢
硬质合金
碳
合
素
金
工
工
3.1 合金中几个主要成分在使用中起的作用 3.2 涂层刀片表面涂层对刀具使用性能的影响
3.1 合金中几个主要成分在使用中起的作用： WC的作用
在WC-Co合金中，WC含量越高，耐磨性越好， 能采用较高的切削速度。 碳化钛的作用 增加高温硬度 增强抗月牙洼磨损能力 合金抗弯强度和韧性有所下降
常见的粘结金属一般是周期表中的铁族元素： Co、Ni、Fe
1.5 碳化物的一些主要性质
碳化物 晶格类型
Cr3C2 Mo2C WC
VC NbC TaC TiC ZrC HfC
斜方晶格 密排六方 简单六方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方
密度 g/cm3 6.68 9.18 15.7 5.36 7.56 14.48
4.9 6.73 12.2
显微硬度 弹性模量 导热率
kg/cm2
kg/cm2 cal/cm℃s
1350
38000 0.0458
1499
54400
0.016
1780
71000
0.047
2090
43000
0.094
1961
34500
0.044
1599
29100
0.053
3200
46000 0.0869
2925
具
具
钢
钢
普
涂
通
层
硬
硬
质
质
合
合
金
金
陶瓷
超硬材料
金 属 陶 瓷
非
金
属
陶 瓷
CBN PCD
CVD
PVD
1.2 硬质合金的生产基本过程
1.3 硬质合金常用原料
硬质合金是用粉末冶金方法生产的由难熔金属 化合物和粘结金属所构成的组合材料。
常见的难熔金属化合物一般是周期表中IV、V、 VI族过渡元素化合物(碳化物、氮化物、硼化物、 硅化物)，主要有： WC、TiC、TaC、NbC、ZrC、VC、Mo2C、 Cr3C2、TiN、TiCN、TiB2
0.32 80－250(取决于应力状态)
2. 硬质合金的分类
2.1 硬质合金按化学成分与使用性能分为四类：
钨钴类（ISO（K类））（WC+Co） 钨钴钛类（ISO（P类）） （WC+TiC+Co） 添加稀有金属碳化物类（ISO（M类）） （WC+TiC+TaC（NbC）+Co） 金属陶瓷（TiN（TiC）+WC+Mo2C+Ni （Co））
晶格结构 转变温度℃ 密度g/cm3 热扩散系数k-1
熔点℃ 热导率Wμm-1k-1
电阻率μΩcm 弹性模量N/mm2
泊松比 硬度HV10
ε-Co 简单六方
α-Co 面心立方
417.25
8.85 12.5× 10-6
8.80 14.2 × 10-6
1492.6
69.21 6.24（室温）
210000
2.2 ISO国际标准
这类分类方法是根据合金的使用范围分类，随着硬 质合金工业的不断发展，各个国家的命名规则不一 致，甚至即使同一国家不同厂家的命名也是各不相 同，为了方便用户，国际标准化组织规定了以下统 一分类方法：
分为三类P类、M类、K类 P类：P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40 M类：M10、M20、M30、M40 K类：K05、K10、K20、K30、K40
其中P类合金（包括金属陶瓷）：为长切屑 合金，主要用来切削钢材。其选择原则是：
进给量、吃刀深度 P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40
切削速度
M类合金：通用合金，通常用于切削不锈钢、高硬 度铸铁等难加工材料；其选择方法是
进给量、吃刀深度 M10、M20、M30、M40
切削速度
35500
0.10
2913
35900
0.07
熔点 ℃ 1895 2410 2720 2810 3480 3880 3147 3530 2890
1.6 粘结金属特性
硬质合金中的粘结金属(即粘结相) 主要是周期 表中的铁族金属，最常用的是Co。
作为粘结金属，必须满足以下条件：
1.对碳化物有良好的润湿性。 2.与碳化物组成的合金有较高的强度。 3.与碳化物不发生化学反应。 4.能够溶解碳化物。 5.熔点要高，保证在使用条件下合金不发生软化。
K类：短切屑合金，主要用于切削铸铁及有色金属， 以及包括塑料、石材在内的非金属材料。其选择原则 是：
进给量、吃刀深度
K05、K10、K20、K30、K40
百度文库
切削速度
3．硬质合金牌号的合理选择
合理选择硬质合金的依据是：被加工工件的性 能和硬质合金的性能。而决定硬质合金性能的因素 很多，为成分、粒度、金相结构等，但影响最明显 的是成分。因此，要合理选择硬质合金必须了解合 金成分对使用性能的影响。
TaC和NbC的作用 明显地提高合金的高温性能 TaC的加入还能降低合金的热敏感性，刀刃的热 裂纹和崩脱磨损减小，延长刀具的寿命
Co的作用 Co含量增加，合金强度和韧性增大。 Co含量减小时，硬度和高温持久强度增大 低Co合金适应于较高的切削速度，高Co、中Co 合金适宜于作连续和粗加工刀具
WC-Co类
硬质合金切削刀具材料介绍和 基本知识
主要内容
1．硬质合金基础知识 2. 硬质合金的分类 3．如何选择硬质合金切削牌号 4．我公司牌号命名规则及生产的系列牌号 5．切削中常见的问题及解决办法 6. 结束语
1 . 硬质合金基础知识
1.1 切削刀具材料构成 切削刀具材料
工具钢
高速钢
硬质合金
碳
合
素
金
工
工
3.1 合金中几个主要成分在使用中起的作用 3.2 涂层刀片表面涂层对刀具使用性能的影响
3.1 合金中几个主要成分在使用中起的作用： WC的作用
在WC-Co合金中，WC含量越高，耐磨性越好， 能采用较高的切削速度。 碳化钛的作用 增加高温硬度 增强抗月牙洼磨损能力 合金抗弯强度和韧性有所下降
常见的粘结金属一般是周期表中的铁族元素： Co、Ni、Fe
1.5 碳化物的一些主要性质
碳化物 晶格类型
Cr3C2 Mo2C WC
VC NbC TaC TiC ZrC HfC
斜方晶格 密排六方 简单六方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方
密度 g/cm3 6.68 9.18 15.7 5.36 7.56 14.48
4.9 6.73 12.2
显微硬度 弹性模量 导热率
kg/cm2
kg/cm2 cal/cm℃s
1350
38000 0.0458
1499
54400
0.016
1780
71000
0.047
2090
43000
0.094
1961
34500
0.044
1599
29100
0.053
3200
46000 0.0869
2925