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硬質(zhì)合金的分類(lèi) |
| 發(fā)布時(shí)間：2020/5/27 |
| 硬質(zhì)合金的分類(lèi)及材料特性 1、硬質(zhì)合金的分類(lèi) 硬質(zhì)合金是由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和黏結(jié)金屬通過(guò)粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)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(shí)仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用于刀具材料，如車(chē)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(lái)切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料?，F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。 硬質(zhì)合金硬度很高，常溫時(shí)為89~93Hm(相當(dāng)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(qiáng)度和沖擊韌性比高速鋼低。 目前我國(guó)生產(chǎn)的硬質(zhì)合金按化學(xué)成分和使用特性可分為以下四類(lèi)。 (1)鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金 主要成分是碳化鎢(WC)和黏結(jié)劑鈷(Co)。其牌號(hào)是由YG(硬、鈷兩字漢語(yǔ)拼音字首)和平均含鉆量的百分?jǐn)?shù)組成。例如YG8，表示平均Wco=8%，其余為碳化鎢的鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金。 (2)鎢鈦鈷類(lèi)硬質(zhì)合金 主要成分是碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)及鈷(Co)。其牌號(hào)由YT(硬、鈦兩字漢語(yǔ)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(lèi)硬質(zhì)合金。 (3)添加稀有金屬碳化物合金 又分YG類(lèi)和YT類(lèi)為基礎(chǔ)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(chēng)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(duì)于作為切削刀具的硬質(zhì)合金，其分類(lèi)方法又有多種。不同種類(lèi)的碳化鎢粉、混合料成分和金屬結(jié)合劑含量、晶粒長(zhǎng)大抑制劑的類(lèi)型和用量等的組合變化，構(gòu)成了各種硬質(zhì)合金牌號(hào)。這些參數(shù)將決定硬質(zhì)合金的顯微結(jié)構(gòu)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(duì)多種硬質(zhì)合金牌號(hào)進(jìn)行分類(lèi)具有了意義。 兩種最常用的、面向加工用途的硬質(zhì)合金分類(lèi)體系分別為C牌號(hào)體系和ISO牌號(hào)體系。盡管這兩種體系都不能完全反映影響硬質(zhì)合金牌號(hào)選擇的材料特性，但它們提供了一個(gè)基礎(chǔ)。對(duì)予每種分類(lèi)法，許多錯(cuò)造商都有自己的特殊牌號(hào)，由此產(chǎn)生了形形色色、五花八門(mén)的硬質(zhì)合金牌號(hào)。 硬質(zhì)合金牌號(hào)還可以按照成分來(lái)分類(lèi)。碳化鎢(wC)牌號(hào)可分為三種基本類(lèi)型：?jiǎn)渭冃?、微晶型和合金型。單純型牌?hào)主要由碳化鎢和鈷結(jié)合劑構(gòu)成，但其中也可能含有少量晶粒長(zhǎng)大抑制劑_徽照型牌號(hào)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(jié)合劑構(gòu)成一，其晶粒尺寸可達(dá)到1pm以下。合金型牌號(hào)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(jié)合劑構(gòu)成，這些添加物又穆為立方碳化物，因?yàn)槠錈Y(jié)后的顯微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不均勻的三相結(jié)構(gòu)。 (1)單純型硬質(zhì)臺(tái)金牌號(hào) 用于金屬協(xié)削加、工的此類(lèi)牌號(hào)通常含有3%~12%的鈷(質(zhì)量比)。碳化鎢晶粒的尺寸范圍通常在18um之間。與其他牌號(hào)一樣，減小碳化鎢的粒度可以提高其硬度和橫向斷裂強(qiáng)度(TRS)，但會(huì)降低其韌性。單純型牌號(hào)的硬度通常在89---93.5Hm之間；橫向斷裂強(qiáng)度通常在25．38~50.75MPa之聞。 單純型牌號(hào)在C牌號(hào)體系中可分為C1~C4，在ISO牌號(hào)體系中可按K、N、S和H牌號(hào)系列進(jìn)行分類(lèi)。具有中間特性的單純型牌號(hào)可以歸類(lèi)為通用牌號(hào)(如C2或小于20)，可用于車(chē)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(hào)可以歸類(lèi)為精加工牌號(hào)(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(hào)可以歸類(lèi)為粗加工牌號(hào)(如C1或小于30)。 用單純型牌號(hào)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(lèi)牌號(hào)還能應(yīng)用于非金屬切削領(lǐng)域(如作為巖石和地質(zhì)鉆探工具)，這些牌號(hào)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(zhì)合金牌號(hào)的另一種非金屬惦削類(lèi)用途是制造模具和沖頭，這些牌號(hào)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(zhì)合金牌號(hào) 此類(lèi)牌號(hào)通常含有6%~15%的鈷。在液相燒結(jié)時(shí)，添加的碳化釩和(或)碳化鉻可以控制晶粒長(zhǎng)大，從而獲得粒度小于1um的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。這種微細(xì)晶粒牌號(hào)具有非常高的硬度和72.5MPa以上的橫向斷裂強(qiáng)度。高強(qiáng)度與足夠的韌性相結(jié)合，使此類(lèi)牌號(hào)的刀具可以采用更大的正前角，從而能通過(guò)切削而不是推擠金屬材料來(lái)減小切削力和產(chǎn)生較薄的切屑。 微晶牌號(hào)在ISO牌號(hào)體系中可按M牌號(hào)系列進(jìn)行分類(lèi)，除此以外，在C牌號(hào)體系和ISO牌號(hào)體系中的其靛分類(lèi)方法與單純型牌號(hào)相同。微晶牌號(hào)可用于制造切削較軟工件材料的刀具，因?yàn)檫@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(hào)刀具還能屠予搬工鐮蓑超級(jí)合金，因?yàn)檫@種刀具能夠承受高達(dá)1200"(2的切削溫度。對(duì)于高溫合金和其他特殊材料的加工，采用微晶牌號(hào)刀具和含釕的單純牌號(hào)刀具，能夠同時(shí)提高其耐磨性、抗變形能力和韌性。微晶牌號(hào)還適合制造會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力的旋轉(zhuǎn)刀具(如鉆頭)。有一種鉆頭采用復(fù)合牌號(hào)的硬質(zhì)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(jù)加工需要優(yōu)化了鉆頭的硬度和韌性。 (3)合金型硬質(zhì)合金牌號(hào) 此類(lèi)牌號(hào)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(guò)添加4%~25%的碳化鈦(TiC)，可以減小碳化鎢(WC)擴(kuò)散到鋼屑表面的傾向。通過(guò)添加不超過(guò)25%的碳化鉭(TaC)和碳化鈮(NbC)，可以改善刀具的強(qiáng)度、抗月牙洼磨損能力和耐熱沖擊性。添加此類(lèi)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(huì)產(chǎn)生高溫的其他加工中，有助予避免刀具發(fā)生熱變形。此外，碳化鈦在燒結(jié)過(guò)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(lái)說(shuō)，合金型硬質(zhì)合金牌號(hào)的硬度范圍為91~94Hm，橫向斷裂強(qiáng)度為21.8~43.5MPa。與單純型牌號(hào)相比，合金型牌號(hào)的耐磨料磨損性能較差，…且強(qiáng)度較低，但其耐黏結(jié)磨損的性能更好。合金型牌號(hào)在C牌號(hào)體系中可分為C5~C8，在ISO牌號(hào)體系中可按P和M牌號(hào)系列進(jìn)行分類(lèi)。具有中間特性的合金型牌號(hào)可以歸類(lèi)為通用牌號(hào)(如C6或P30)，可用于車(chē)削、攻螺紋、刨削和銑削加工。硬度最高的牌號(hào)可以歸類(lèi)為精加工牌號(hào)(如C8和 P01)，用于精車(chē)和鏜削加工。這些牌號(hào)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(guò)，通過(guò)添加較多的立方碳化物也能獲得類(lèi)似的材料特性。韌性最好的牌號(hào)可以歸類(lèi)為粗加工牌號(hào)(如C5或P50)。這些牌號(hào)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(guò)抑制裂紋擴(kuò)展而獲得所蔫要的韌性。在斷續(xù)車(chē)削加工中，通過(guò)采用上述刀具表面具有較高鈷含量的富鈷牌號(hào)，還可以進(jìn)一步提高切削性能。 碳化鈦含量較低的合金型牌號(hào)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(jí)合金)。這些牌號(hào)的晶粒尺寸通常小于1um，鈷含量為8%~12%。硬度較高的牌號(hào)(如M10)可用于車(chē)削加工可鍛鑄鐵；而韌性較好的牌號(hào)(如M40)可用于銑削和刨削鋼件，或者用于車(chē)削不銹鋼或超級(jí)合金。 合金型硬質(zhì)合金牌號(hào)還能用于非金屬切削類(lèi)用途，主要用于制造耐磨零件。這些牌號(hào)的粒度通常為1.2~2um，鈷含量為7%~10%。在生產(chǎn)這些牌號(hào)時(shí)，通常會(huì)加入很大比例的回收原料，從而在耐磨零件的應(yīng)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(chǎn)此類(lèi)牌號(hào)時(shí)，可以通過(guò)添加鎳和碳化鉻來(lái)獲得這填性能。更多內(nèi)容請(qǐng)查閱平面磨床公司網(wǎng)站：http://nn100.cn |
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