硬质合金基础知识解析

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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。

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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。
硬质合金基础知识
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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:
硬度高、耐磨性高; 抗压强度高(可达6000MPa); 稳定性好; 脆性较大。 3、优点:与工具钢比较,硬质合金的优点是: 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。
① ② ③ ④
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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。 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 2018/8/15 要依据。
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%。 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%。 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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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Fra Baidu bibliotek: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。
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。
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、WCTaC-Co、WC-TiC-TaC(NbC)-Co等。 这些合金均以 WC为主成分。

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。
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;
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; 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;
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