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硬質(zhì)合金指哪些材料?

i硬質(zhì)合金是以一種或幾種難熔碳化物(碳化鎢、碳化鈦等)的粉末為主要成分,加入作為粘接劑的金屬粉末(鈷、鎳等),經(jīng)粉末冶金法而制得的合金。它主要用於制造高速切削刃具和硬、韌材料切削刃具,以及制作冷作模具、量具和不受沖擊、振動的高耐磨零件。硬質(zhì)合金的特點
⑴硬度、耐磨性和紅硬性高
硬質(zhì)合金常溫下硬度可達(dá)86~93HRA,相當(dāng)於69~81HRC。在900~1000℃能保持高硬度,并有優(yōu)良的耐磨性。與高速工具鋼相比,切削速度可高4~7倍,壽命長5~80倍,可切削硬度高達(dá)50HRC的硬質(zhì)材料。"⑵強(qiáng)度、彈性模量高
硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度高達(dá)6000MPa,彈性模量為(4~7)105MPa,都高於高速鋼。但其抗彎強(qiáng)度較低,一般為1000~3000MPa。
⑶耐蝕性、抗氧化性好
一般能很好地抗大氣、酸、堿等腐蝕,不易氧化。
⑷線膨脹系數(shù)小
工作時,形狀尺寸穩(wěn)定。
⑸成形制品不再加工、重磨
由於硬質(zhì)合金硬度高并有脆性,所以粉末冶金成形燒結(jié)後不再進(jìn)行切削加工或重磨,特需再加工時,只能采用電火花、線切割、電解磨削等電加工或?qū)iT的砂輪磨削。通常由硬質(zhì)合金制成的一定規(guī)格的制品,采用釺焊、粘接或機(jī)械裝夾在刀體或模具體上使用。
常用硬質(zhì)合金
常用硬質(zhì)合金按成分和性能特點分為三類:鎢鈷類、鎢鈦鈷類、鎢鈦鉭(鈮)類。生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是鎢鈷類和鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。
⑴鎢鈷類硬質(zhì)合金
主要成分是碳化鎢(WC)和鈷,牌號用代號YG(「硬」、「鈷」兩字漢語拼音字首),後加鈷含量的百分?jǐn)?shù)值表示。如YG6表示鈷含量為6%的鎢鈷類硬質(zhì)合金,碳化鎢含量wWC=1-wCo=94%。
⑵鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金
主要成分是碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)及鈷,牌號用代號YT(「硬」、「鈦」兩字漢語拼音字首),後加碳化鈦含量的百分?jǐn)?shù)值表示。如YT15表示碳化鈦含量wTiC=15%的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。
⑶鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金
這類硬質(zhì)合金又稱通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金,主要成分是碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)或碳化鈮(NbC)和鈷組成。牌號用代號YW(「硬」、「萬」兩字漢語拼音字首)後加序數(shù)表示。
硬質(zhì)合金的應(yīng)用
⑴刀具材料
硬質(zhì)合金用做刀具材料的數(shù)量最大,可制作車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等。其中鎢鈷類硬質(zhì)合金適於黑色金屬、有色金屬的短切屑加工和非金屬材料的加工,如鑄鐵、鑄造黃銅、膠木等;鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金適於鋼等黑色金屬的長切屑加工。在同類合金中,鈷含量較多的適於粗加工,鈷含量少的適於精加工。通用類硬質(zhì)合金對於不銹鋼等難加工材料的加工壽命較其他硬質(zhì)合金長得多。
⑵模具材料
硬質(zhì)合金主要用做冷拉模、冷沖模、冷擠模、冷墩模等冷作模具。⑶量具和耐磨零件
硬質(zhì)合金用於量具的易磨損表面鑲嵌和零件、磨床精密軸承、無心磨床導(dǎo)板和導(dǎo)桿、車床頂尖等耐磨件。
什么叫硬質(zhì)合金?
硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結(jié)劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等,由于硬度和熔點特別高,統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點來說明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。
ⅣA、ⅤA、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中,由于碳原子半徑小,能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式,形成間充固溶體。在適當(dāng)條件下,這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素,直到達(dá)到飽和為止。因此,它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動),化學(xué)式不符合化合價規(guī)則。當(dāng)溶解的碳含量超過某個極限時(例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1),晶格型式將發(fā)生變化,使原金屬晶格轉(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格,這時的間充固溶體叫做間充化合物。
金屬型碳化物,尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點都在3273K以上,其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K,是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點最高的。大多數(shù)碳化物的硬度很大,它們的顯微硬度大于1800kg?6?1mm2(顯微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物,顯微硬度1800kg?6?1mm2相當(dāng)于莫氏一金剛石一硬度9)。許多碳化物高溫下不易分解,抗氧化能力比其組分金屬強(qiáng)。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性最好,是一種非常重要的金屬型碳化物。然而,在氧化氣氛中,所有碳化物高溫下都容易被氧化,可以說這是碳化物的一大弱點。
除碳原子外,氮原子、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空隙中,形成間充固溶體。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似,能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熔點高、硬度大,同時脆性也大。
硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成:一部分是硬化相;另一部分是粘結(jié)金屬。
硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物,如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭,它們的硬度很高,熔點都在2000℃以上,有的甚至超過4000℃。另外,過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性,也可以充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。
粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬,常用的是鈷和鎳。
制造硬質(zhì)合金時,選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進(jìn)行配料,加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨,使它們充分混合、粉碎,經(jīng)干燥、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,再經(jīng)過干燥、過篩制得混合料。然后,把混合料制粒、壓型,加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(1300~1500℃)的時候,硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金。經(jīng)過冷卻,硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起,形成一個牢固的整體。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高、晶粒越細(xì),則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬決定,粘結(jié)金屬含量越高,抗彎強(qiáng)度越大。
1923年,德國的施勒特爾往碳化鎢粉末中加進(jìn)10%~20%的鈷做粘結(jié)劑,發(fā)明了碳化鎢和鈷的新合金,硬度僅次于金剛石,這是世界上人工制成的第一種硬質(zhì)合金。用這種合金制成的刀具切削鋼材時,刀刃會很快磨損,甚至刃口崩裂。1929年美國的施瓦茨科夫在原有成分中加進(jìn)了一定量的碳化鎢和碳化鈦的復(fù)式碳化物,改善了刀具切削鋼材的性能。這是硬質(zhì)合金發(fā)展史上的又一成就。
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℃時仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料,如車刀、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,也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。現(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)合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等。
近二十年來,涂層硬質(zhì)合金也問世了。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具,刀具的基體是鎢鈦鈷硬質(zhì)合金或鎢鈷硬質(zhì)合金,表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米,但是與同牌號的合金刀具相比,使用壽命延長了3倍,切削速度提高25%~50%。20世紀(jì)70年代已出現(xiàn)第四代涂層工具,可用來切削很難加工的材料。
硬質(zhì)合金的主要成分有哪些
通常按合金成份進(jìn)行分類,用途表述則比較分散。 分類碳化鎢基硬質(zhì)合金:包括 WC—Co、WC—TaC—Co、WC—TiC—Co、 WC—TiC—TaC—Co、WC—Ti—TaC—NbC—Co 等合金,這些合金均以碳化鎢為主 成份。 碳化鈦基或碳氮化鈦基硬質(zhì)合金:通常以 TiC 或 Ti(C、N)為基礎(chǔ)成份, 以 Ni—Mo 作粘結(jié)劑而組成的一種硬質(zhì)合金。這類硬質(zhì)合金近幾年又有許多新的 進(jìn)展, 如含 Ta、 等重金屬元素的多元復(fù)式碳化物固溶體加入研制高性能 Ti W (C、 N)基金屬陶瓷等。 碳化鉻基硬質(zhì)合金:以 Cr3C2 為基,以 Ni 或 Ni—W 等作粘結(jié)劑而組成的硬 質(zhì)合金,通常用來作耐磨耐腐蝕零件,近幾年還大量用于裝飾品部件如表鏈等。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金:以 TiC 或 WC 為基,鋼作粘結(jié)劑而組成的一種硬質(zhì)合金, 是一種可進(jìn)行機(jī)加工和熱處理的合金, 是介于傳統(tǒng)硬質(zhì)合金與合金鋼之間的一種 工程材料。 涂層硬質(zhì)合金:通常指在韌性的碳化鎢基硬質(zhì)合金基體上通過化學(xué)氣相 沉積或物理涂層方法,涂上幾微米厚的 TiC、TiN、Ti(C、N)、Al2O3 之類的硬 質(zhì)化合物而生產(chǎn)的。
硬質(zhì)合金有什么成份?
(
1)鎢鈷類(
WC+Co)硬質(zhì)合金(
YG)
主要成分是碳化鎢(WC)和粘結(jié)劑鈷(Co)。
(
2)鎢鈦鈷類(
WC+TiC+Co)硬質(zhì)合金(
YT)
主要成分是碳化鎢、碳化鈦(TiC)及鈷
(3)
鎢鉭鈷類(
WC+TaC+Co)硬質(zhì)合金(
YA)
(
4)鎢鈦鉭鈷類(
WC+TiC+TaC+Co)
)硬質(zhì)合金
(YW)
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