硬質(zhì)合金的特點(diǎn)
(1)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)于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。
(2)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,都高于高速鋼。但其抗彎強(qiáng)度較低,一般為1000~3000MPa。
(3)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。
(4)線膨脹系數(shù)小
工作時(shí),形狀尺寸穩(wěn)定。
(5)成形制品不再加工、重磨
由于硬質(zhì)合金硬度高并有脆性,所以粉末冶金成形燒結(jié)后不再進(jìn)行切削加工或重磨,特需再加工時(shí),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,采用釬焊、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(diǎn)分為三類:鎢鈷類、鎢鈦鈷類、鎢鈦鉭(鈮)類。生產(chǎn)中應(yīng)用***廣泛的是鎢鈷類和鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。
(1)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),后加鈷含量的百分?jǐn)?shù)值表示。如YG6表示鈷含量為6%的鎢鈷類硬質(zhì)合金,碳化鎢含量為94%。
(2)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),后加碳化鈦含量的百分?jǐn)?shù)值表示。如YT15表示碳化鈦含量15%的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。
(3)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wn****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)后加序數(shù)表示。
硬質(zhì)合金的應(yīng)用
(1)刀具材料
硬質(zhì)合金用做刀具材料的數(shù)量***大,可制作車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等。其中鎢鈷類硬質(zhì)合金適于黑色金屬、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)合金適于鋼等黑色金屬的長切屑加工。在******合金中,鈷含量較多的適于粗加工,鈷含量少的適于精加工。通用類硬質(zhì)合金對于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。
(2)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。
硬質(zhì)合金冷鐓模在承受沖擊或強(qiáng)沖擊的耐磨工作條件下,其共性是要求硬質(zhì)合金有較好的抗沖擊韌性、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度以及良好的耐磨性。通常選用中、高鈷和中、粗晶粒合金牌號,常見的如YG15C。
一般來說,硬質(zhì)合金的耐磨性,韌性兩者關(guān)系是矛盾的:耐磨性的提高將導(dǎo)致韌性降低,而韌性的提高又必然導(dǎo)致耐磨性的降低。因此在選用合金牌號時(shí),需根據(jù)加工對象及加工工作條件,來滿足特定使用要求。
若所選用的牌號在使用中容易產(chǎn)生早期崩裂而損壞,宜選用韌性較高的牌號;若選用的牌號在使用中容易產(chǎn)生早期磨損而損壞,宜選用硬度較高,耐磨性更好的牌號。以下牌號:YG15C、YG18C、YG20C、YL60、YG22C、YG25C從左至右,硬度降低、耐磨性降低、韌性提高;反之,則相反。
(3)量具和耐磨零件
硬質(zhì)合金用于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******等耐磨件。
硬質(zhì)合金的熱處理
硬質(zhì)合金的制作是將碳化鎢與鈷以一定的比例混合,加壓成各種形狀,然后半燒結(jié)。此燒結(jié)過程通常是在真空爐里進(jìn)行。將其置于真空爐里完成燒結(jié),此時(shí)之溫度大約為攝氏一千三百至一千五百度之間。
硬質(zhì)合金燒結(jié)成型就是將粉末壓制成坯料,再進(jìn)燒結(jié)爐加熱到一定溫度(燒結(jié)溫度),并保持一定的時(shí)間(保溫時(shí)間),然后冷卻下來,從而得到所需性能的硬質(zhì)合金材料。
硬質(zhì)合金燒結(jié)過程可以分為四個(gè)基本階段:
1:脫除成形劑及預(yù)燒階段,在這個(gè)階段燒結(jié)體發(fā)生如下變化:成型劑的脫除,燒結(jié)初期隨著溫度的升高,成型劑逐漸分解或汽化,排除出燒結(jié)體,與此同時(shí),成型劑或多或少給燒結(jié)體增碳,增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結(jié)工藝的不同而改變。粉末表面氧化物被還原,在燒結(jié)溫度下,氫可以還原鈷和鎢的氧化物,若在真空脫除成型劑和燒結(jié)時(shí),碳氧反應(yīng)還不強(qiáng)烈。粉末顆粒間的接觸應(yīng)力逐漸消除,粘結(jié)金屬粉末開始產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶,表面擴(kuò)散開始發(fā)生,壓塊強(qiáng)度有所提高。
2:固相燒結(jié)階段(800℃--共晶溫度)在出現(xiàn)液相以前的溫度下,除了繼續(xù)進(jìn)行上一階段所發(fā)生的過程外,固相反應(yīng)和擴(kuò)散加劇,塑性流動(dòng)增強(qiáng),燒結(jié)體出現(xiàn)明顯的收縮。
3:液相燒結(jié)階段(共晶溫度--燒結(jié)溫度)當(dāng)燒結(jié)體出現(xiàn)液相以后,收縮很快完成,接著產(chǎn)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變,形成合金的基本組織和結(jié)構(gòu)。
4:冷卻階段(燒結(jié)溫度--室溫)在這一階段,合金的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產(chǎn)生某些變化,可以利用這一特點(diǎn),對硬質(zhì)合金進(jìn)行熱處理以提高其物理機(jī)械性能。