㈠ 影响硬质合金烧结致密化过程的因素有哪些
硬质合金的烧结为液相烧结,即再黏结相呈液相的条件下进行。将压坯在真空炉中加热到℃-1600℃。烧结时压坯的线收缩率约为18%,体积收缩在50%左右,收缩量的准确值取决于粉末的粒度和合金的成分。
硬质合金的烧结是一个复杂的物理化学过程,这一过程包括增塑剂脱除、脱气、固相烧结、液相烧结、合金化、致密化、溶解析出等过程。压坯在特定烧结条件下形成具有一定化学成分、组织结构、性能和形状尺寸的制品。这些工艺条件依不同的烧结装置具有较大的差异。
硬质合金真空烧结是在低于1atm(1atm=101325Pa)下进行烧结的工艺过程。在真空条件下烧结,大大降低了粉末表面吸附气体和封闭孔隙内气体对致密化的阻碍作用,有利于扩散过程和致密化的进行,避免了烧结过程中金属与气氛中某些元素的反应,可显著改善液体黏结相与硬质相的湿润性,但真空烧结要注意防止钴的蒸发损失。 真空烧结一般可以分为四个阶段,即增塑剂脱除阶段、预烧阶段、高温烧结阶段、冷却阶段。
增塑剂脱除阶段是从室温开始升温到200℃左右,压坯中粉末颗粒表面吸附的气体在热的作用下脱离颗粒表面,不断从压坯中逃逸出来。压坯中的增塑剂受热化逸出压坯。保持较高的真空度有利于气体的解除和逸出。不同种类增塑剂受热变化的性能不尽相同,制定增塑
剂脱除工艺要根据具体情况进行试验确定。一般增塑剂的气化温度在550℃以下。
预烧阶段是指高温烧结前进行预烧结,使粉末颗粒中的化合氧与碳发生还原反应,生成一氧化碳气体离开压坯,如果这种气体在液相出现时不能排除,将成为封闭孔隙残留在合金中,即使加压烧结,也难以消除。另一方面,氧化存在会严重影响液相对硬质相的湿润性,最终影响硬质合金的致密化过程。在液相出现前,应充分得脱气,并采用尽可能高得真空度。
高温烧结阶段是硬质合金压坯发生致密化得关键阶段,而烧结温度及烧结时间是压坯实现致密化、形成均匀得组织结构、获得所要求性能的重要工艺参数。烧结温度及烧结时间取决于合金成分、粉末粒度、混合料的研磨强度等因素,也受材质总体设计的制约。
冷却阶段是冷却速度影响合金的黏结相成分及结构,产生内部应力。冷却速度应处于受控制状态。烧结热等静压是一种新的烧结技术,也称为低压烧结,在完成脱气,压坯表面孔隙已经封闭,黏结相依旧是液相的条件下,用一定压力的气体加压,促使产品致密化。
㈡ 硬质合金的热处理工艺是什么呀
钢结硬质合金常见的热处理工艺有球化退火、淬火、回火。
1、球化退火模具钢结硬质合金的基体是钢,如同合金工具钢的一样,需经球化退火处理,方可机加工。球化退化的工艺为:加热850~890℃,保温4h,炉冷至730℃左右吗,保温6h,炉冷500℃以下出炉空冷,
2、淬火目的是使基体转变为马氏体,获得较高的力学性能,由于导热性差,需预热,钢结硬质合金中的硬质相碳化物对奥氏体晶粒长大起到阻止的作用,而基体中的合金碳化物溶解后,阻碍铁和碳原子扩散,也对奥氏体晶粒的长大起到抑制作用,故钢结硬质合金淬火加热时过热倾向小于合金工具钢,淬火加热温度可以高一些,时间可长一些,通常对于WC型钢结硬质合金,淬火温度为1020~1050℃;对于TiC型钢结硬质合金,淬火温度为950~1000℃;以高速钢为黏结相的G型钢结硬质合金,淬火温度为1200~1280℃。
3、钢结硬质合金模具淬火后应及时回火,尤其是大型模具应及时,以消除淬火应力,防止模具开裂,同时回火可调整组织得到所需的力学性能,回火温度常取180~200℃,保温2h,要求高韧性时,可采用较高温度回火如500~650℃,但需避开250~350℃脆性温度区,在较高温度回火时,因合金碳化物析出和残余奥氏体转变,会出现二次硬化现象,但过高温度回火会使析出的碳化物链接而导致冲击韧度降低。
㈢ 硬质合金
我在网络上找到过,记得还COPY在电脑上的,但是12月份我论文发表了后,就删了哈,你去网络下,肯定能找到的.
现在只剩这一点点了: 在近年来的硬质合金回收利用实践过程中,由于对环境保护的要求日益严格,一些回收工艺由于会带来污染而停止使用。目前应用比较广泛的是机械破碎法、锌熔法和电化学选择性电溶法。硬质合金的硬质相碳化钨与粘结相钴在一定的温度下进行烧结形成了粉末冶金的组织结构。如何使致密而坚硬的合金组织得以分解,重新使这些硬质相与粘结金属分离开来是回收利用工艺所要解决的第一步也是关键的一步。对于硬质合金的解体,许多研究者采取了不同的思路,回收利用工艺路线也各不相同。对于这些工艺的评价,很难选择那一种更合理、更经济、更值得推广应用,因为工艺路线的选择首先的也是基本的原则就是再生制品的质量要高,工艺流程要简捷,对环境不会产生二次污染,劳动条件要清洁安全。现将几种常用的再生利用工艺作一简单介绍。
一、高温处理法
硬质合金是在一定的温度下经过保护性气体进行烧结制成的。如果在高出烧结温度下而置于保护性气氛对合金进行加热,硬质合金的体积将发生膨胀,作为粘结金属的钴等将液化沸腾,合金的体积就将变得疏松而多孔坚硬的合金就变得极易破碎加工,经过破碎和研磨,就可以得到与原来的硬质合金相同的碳化钨和粘结金属混合物。高温处理法的原理就在于利用特制的高温炉,在远大于硬质合金的烧结温度(1800℃)使站结金属从合金结构得以解体。这种工艺处理得到的硬质合金再生原料由于得到了高温处理,原先所含的微量其他金属和非金属杂质以及有害气体被清除出去。碳化钨晶粒明显长粗长大,晶内缺陷减少,合金结构和性能也得到了提高,因此具有较好的力学性能和较长的使用寿命。这种再生混合料适合于再制晶粒较粗、含钴量较高的硬质合金。对于晶粒较细、含钴量低的硬质合金种类不仅在高温处理时的温度要提高,以便于使硬质合金废料有足够的应力产生膨胀疏松现象,而且在制取中细晶粒的硬质合金时,相应要改变混合料的制备和烧结工艺。高温处理法具有工艺流程短,设备配套简单,回收的硬质合金混合料比较清洁,对环境的污染程度小、回收率较高的特点,但这一工艺能耗较高,在高温过程中有一部分钴会流失等,最大的问题是回收的混合料只宜制作粗大晶粒的碳化物合金。目前一些工业发达国家如日本、瑞典的一些厂家仍使用该法处理废旧硬质合金。
二、破碎法
对于一些含钴量不高的硬质合金来说由于硬度相对较低,可以用手工或机械的办法破碎到一定细度后装入湿磨机中研磨一段时间,达到一定的粒度用于再制硬质合金
这种方法工艺简单、流程短、能耗低、不污染环境,但往往在硬质合金手工破碎时,会由于工具的金属材料碎屑带入破碎料中产生污染,此外,由于含钴量较高的硬质合金不易破碎,机械破碎法受到很大限制;成分复杂的硬质合金混合料用此法也很难保证再生产品的质量。破碎法的工艺过程是:人工破碎,将其破碎成粉末状(约200目)或使用大块度硬质合金为撞击球的球磨机破碎,然后在八角球磨机内加入酒精湿磨,然后进入硬质合金再制过程。有的企业采用急冷法进行破碎:先将废旧硬质合金在马弗炉内加热到800℃以上立即放入水中急冷,致使硬质合金发生崩裂,然后进入机械破碎过程。这种方法在上个世纪90年代曾在河北省清河等地得到普及,全县共有几十家大小不等的再生利用厂用此法回收并再制硬质合金,再制硬质合金年产量逾千吨,总产值3亿元以上,成为当地的支柱产业之一。目前,破碎法仍有一定的发展空间,采用比较先进清洁的破碎设备或采用高效并不破坏硬质合金微观结构的方法处理硬质合金,破碎法仍需要改进。
三、锌熔法处理硬质合金
锌熔法的基本原理
锌熔法处理硬质合金的机理是基于锌与硬质合金中的粘结相金属(钴、镍)可以形成低熔点合金,使粘结金属从硬质合金中分离出来,与锌形成锌—钴固溶体合金液,从而破坏了硬质合金的结构,致密合金变成松散状态的硬质相骨架。由于锌不会与各种难熔合金金属的碳化物发生化学反应,再利用在一定的温度下锌的蒸气压远远大于钴的蒸气压,使锌蒸发出来予以回收再利用。因此,锌熔法获得的碳化物粉末较好地保持了原有特性。经过锌熔过程后,钴或镍被萃取到锌熔体中,蒸馏锌以后,钴和碳化物保留,锌回收后继续用于再生过程。锌熔法工艺流程
废旧硬质合金与锌块按照1:1~2的比例共同装入烧结熔融坩埚中抽真空,送电升温至900~1000℃,保温一定的时间后进行真空提取锌,冷却后将海绵状的钴粉和碳化钨团块卸出,经过球磨、破碎、调整合金成分,重新制作硬质合金。
锌熔法的的主要特点
锌熔法是上个世纪50年代由英国人发明的,其后,美国对这一工艺进行了改进和设备上的完善,70年代以后在许多国家得到了普及,在我国,许多回收利用废旧硬质合金的厂家都掌握了这种方法。其主要优点在于这种方法工艺简单、流程短、设备简单、投资小,成本低,特别适合于处理含钴量低于10%的废硬质合金,适用于小型企业利用废旧硬质合金再制硬质合金。但这种工艺也存在一些不利的方面:混合料中残留的锌含量较高是值得注意的一个问题;由于近年来为节省钴的用量,新型硬质合金中多为碳化钛—碳化钨—钴系列的合金,如果废料不能分选清楚的话,将使回收的混合料中含有一定的钛,从而局限了再生利用的产品选择,钛的增加使合金的脆性增加,对产品的寿命有一定影响;另外,在整个工艺过程中电耗较大,每吨硬质合金耗电高的约12000kWh,低的也在6000kWh以上;此外,在锌熔过程和收锌的过程中,设备是否合理是对锌的回收效率有一定影响。再一个是环境保护问题,锌的逸出会对操作者有一定的影响。
四、选择性电化学溶解法
上个世纪80年代初期。国内贸易部物资再生利用研究所曾推出了选择性电化学溶解法(简称电溶法)并先后在山东临朐、河北清河等地进行了技术推广应用取得了良好的经济效益和社会效益。
㈣ 求硬质合金材料基础知识,在线等
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分,以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂,在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等,由于硬度和熔点特别高,统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。
ⅣA、ⅤA、ⅥA族金属与碳形成的金属型碳化物中,由于碳原子半径小,能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式,形成间充固溶体。在适当条件下,这类固溶体还能继续溶解它的组成元素,直到达到饱和为止。因此,它们的组成可以在一定范围内变动(例如碳化钛的组成就在TiC0.5~TiC之间变动),化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时(例如碳化钛中Ti∶C=1∶1),晶格型式将发生变化,使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格,这时的间充固溶体叫做间充化合物。
金属型碳化物,尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属碳化物的熔点都在3273K以上,其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K,是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大,它们的显微硬度大于1800kg•mm2(显微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬质合金和硬质化合物,显微硬度1800kg•mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9)。许多碳化物高温下不易分解,抗氧化能力比其组分金属强。碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好,是一种非常重要的金属型碳化物。然而,在氧化气氛中,所有碳化物高温下都容易被氧化,可以说这是碳化物的一大弱点。
除碳原子外,氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空隙中,形成间充固溶体。它们与间充型碳化物的性质相似,能导电、导热、熔点高、硬度大,同时脆性也大。
硬质合金的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物,如碳化钨、碳化钛、碳化钽,它们的硬度很高,熔点都在2000℃以上,有的甚至超过4000℃。另外,过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性,也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。
粘结金属一般是铁族金属,常用的是钴和镍。
制造硬质合金时,选用的原料粉末粒度在1~2微米之间,且纯度很高。原料按规定组成比例进行配料,加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨,使它们充分混合、粉碎,经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂,再经过干燥、过筛制得混合料。然后,把混合料制粒、压型,加热到接近粘结金属熔点(1300~1500℃)的时候,硬化相与粘结金属便形成共晶合金。经过冷却,硬化相分布在粘结金属组成的网格里,彼此紧密地联系在一起,形成一个牢固的整体。硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高、晶粒越细,则硬度也越大。硬质合金的韧性由粘结金属决定,粘结金属含量越高,抗弯强度越大。
1923年,德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%~20%的钴做粘结剂,发明了碳化钨和钴的新合金,硬度仅次于金刚石,这是世界上人工制成的第一种硬质合金。用这种合金制成的刀具切削钢材时,刀刃会很快磨损,甚至刃口崩裂。1929年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物,改善了刀具切削钢材的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。
硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料,如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等,用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材,也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。
硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。
常用的硬质合金以 WC为主要成分,根据是否加入其它碳化物而分为以下几类:
( 1)钨钴类( WC+Co)硬质合金( YG)
它由 WC和 Co组成,具有较高的抗弯强度的韧性,导热性好,但耐热性和耐磨性较差,主要用于加工铸铁和有色金属。细晶粒的 YG类硬质合金(如 YG3X、 YG6X),在含钴量相同时,其硬度耐磨性比 YG3、 YG6高,强度和韧性稍差,适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。
( 2)钨钛钴类( WC+TiC+Co)硬质合金( YT)
由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高,所以和 YG相比,其硬度、耐磨性、红硬性增大,粘结温度高,抗氧化能力强,而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。但导热性能较差,抗弯强度低,所以它适用于加工钢材等韧性材料。
(3) 钨钽钴类( WC+TaC+Co)硬质合金( YA)
在 YG类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了常温、高温硬度与强度、抗热冲击性和耐磨性,可用于加工铸铁和不锈钢。
近二十年来,涂层硬质合金也问世了。1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具,刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金,表面碳化钛涂层的厚度不过几微米,但是与同牌号的合金刀具相比,使用寿命延长了3倍,切削速度提高25%~50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具,可用来切削很难加工的材料。
硬质合金是怎样烧结而成的?
答硬质合金是将这种或多种难熔金属的碳化物和粘接剂金属,用粉末冶金方法制成的金属材料。
主要生产国家
世界上有50多个国家生产硬质合金,总产量可达27000~28000t-,主要生产国有美国、俄罗斯、瑞典、中国、德国、日本、英国、法国等,世界硬质合金市场基本处于饱和状态,市场竞争十分激烈。中国硬质合金工业是50年代末期开始形成的,60~70年代中国硬质合金工业得到了迅速发展,90年代初中国硬质合金总生产能力达6000t,硬质合金总产量达5000t,仅次于俄罗斯和美国,居世界第3位。
[编辑本段]硬质合金烧结成型
硬质合金烧结成型就是将粉末压制成坯料,再进烧结炉加热到一定温度(烧结温度),并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的硬质合金材料。
硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段:
1:脱除成形剂及预烧阶段,在这个阶段烧结体发生如下变化:
成型剂的脱除,烧结初期随着温度的升高,成型剂逐渐分解或汽化,排除出烧结体,与此同时,成型剂或多或少给烧结体增碳,增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。
粉末表面氧化物被还原,在烧结温度下,氢可以还原钴和钨的氧化物,若在真空脱除成型剂和烧结时,碳氧反应还不强烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除,粘结金属粉末开始产生回复和再结晶,表面扩散开始发生,压块强度有所提高。
2:固相烧结阶段(800℃--共晶温度)
在出现液相以前的温度下,除了继续进行上一阶段所发生的过程外,固相反应和扩散加剧,塑性流动增强,烧结体出现明显的收缩。
3:液相烧结阶段(共晶温度--烧结温度)
当烧结体出现液相以后,收缩很快完成,接着产生结晶转变,形成合金的基本组织和结构。
4:冷却阶段(烧结温度--室温)
在这一阶段,合金的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化,可以利用这一特点,对硬质合金进行热处理以提高其物理机械性能。
硬质合金常用牌号及用途介绍
牌号/相当标准ISO/ 物理机械性能(min):抗弯强度N/mm2;硬度HRA/用途。
1、 YG3x/ K01/ 1420;92.5/适于铸铁、有色金属及合金、淬火钢合金钢小切削断面高速精加工。
2、 YG6/ K20 /1900;90.5/适于铸铁、有色金属及合金、非金属材料中等到切削速度下半精加工和精加工。
3、 YG6x /K15/ 1800;92.0/ 适于冷硬铸铁、球墨铸铁、灰铸铁、耐热合金钢的中小切 削断面高速精加工、半精加工。
4、 YG6A/ K10/ 1800;92.0 /适于冷硬铸铁、球墨铸铁、灰铸铁、耐热合金的中小切削断面高速精加工。
5、 YG8/ K30/ 2200;90.0/ 适于铸铁、有色金属及合金、非金属材料低速粗加工。
6、 YG8N/ K30/ 2100;90.5/适于铸铁、白口铸铁、球墨铸铁以及铬 镍不锈钢等合金材料的高速切削。
7、 YG15/ K40/ 2500;87.0 /适于镶制油井、煤炭开采钻头、地质勘探钻头。
8、 YG4C/ 1600;89.5/ 适于镶制油井、煤炭开采钻头、地质勘 探钻头。
9、 YG8C/ 1800;88.5/适于镶制油井、矿山开采钻头一字、十 字钻头、牙轮钻齿、潜孔钻齿。
10、 YG11C/ 2200;87.0 /适于镶制油井、矿山开采钻头一字、十字钻头、牙轮钻齿、潜孔钻齿。
11、 YW1/ M10/ 1400;92.0 /适于钢、耐热钢、高锰钢和铸铁的中速 半精加工。
12、 YW2/ M20/ 1600;91.0 /适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工 钢材中、低速粗加工和半精加工。
13、 GE1/ M30/ 2000;91.0 /适于非金属材料的低速粗加工和钟表 齿轮耐磨损零件。
14、 GE2 /2500;90.0 /硬质合金顶锤专用牌号。
15、 GE3/ M40/ 2600;90.0 /适于制造细径微钻、立铣刀、旋转挫刀等。
16、 GE4/ 2600;88.0/ 适于打印针、压缸及特殊用途的管、 棒、带等。
17、 GE5 /2800;85.0 /适于轧辊、冷冲模等耐冲击材料。
18、 YT30 P01 92.5 适合碳钢、合金钢的精加工,小断面的精车,精镗,精扩等
㈤ 硬质合金刀具常识及使用方法
1.硬质合金刀最正确的麽刀方法
硬质合金刀片硬度高、脆性大、导热性差、热收缩率大,通常应采用金刚石砂轮进行刃磨。
但因金刚石砂轮价格昂贵,磨损后不易修复,因此很多工厂仍采用普通砂轮进行刃磨。在刃磨过程中,由于硬质合金硬度较高,普通砂轮的磨粒极易钝化,剧烈的摩擦使刀片表面产生局部高温,形成附加热应力,极易引起热变形和热裂纹,直接影响刀具使用寿命和加工质量。
因此,应采取必要措施防止刃磨裂纹的产生。通过加工实践,总结出以下可有效防止或减少刃磨裂纹的工艺措施。
1 负刃刃磨法负刃刃磨法是指在刃磨刀具前,先在前刀面或后刀面上磨出一条负刃带。硬质合金属于硬脆材料,刃磨时因砂轮振动使刀具受到冲击载荷,容易发生振裂;同时,磨削区的瞬间升温与冷却使热应力可能超过硬质合金的强度极限而产生热裂纹。
金机通提示采用负刃刃磨法可提高刀片强度,增强刀片抗振性和承受冲击载荷的能力,并增大受热面积,防止磨削热大量导向刀片,从而减少或防止裂纹产生。2 用二硫化钼浸润砂轮在扰辩闷常温状态下,将粉状二硫化钼与无水乙醇制成混合溶液,然后在密闭容器内(防止乙醇挥发)将新的普通砂轮浸泡在混合溶液中,14小时后取出,自然干燥18~20小时,使砂轮完全晾干。
经上述处理的砂轮内部空隙中充满二硫化钼,对磨粒可起到润滑作用,使砂轮排屑良好,不易堵塞。试缓弯验证明,用二硫化钼浸润过的砂轮磨削硬质合金刀片时,磨削锋利,磨粒不易钝化,工件变形小,排屑顺畅,磨屑形状基本呈带状,可带走大部分磨削热,从而改善磨削效果,提高刀片成品率。
3 合理选用磨削用量若刃磨过程中摩擦力过大,可导致磨削温度急剧上升,刀片易发生爆裂,因此合理选用磨削用量十分重要。金机通提示常用的合理磨削用量为:圆周速度v=10~15m/min,进给量f纵=0.5~1.0m/min,f横=0.01~0.02mm/行程。
手工刃磨时,纵向和横向进给量均不宜过大。4 其它工艺措施刀杆刚性不足、刀具夹持不稳、机床主轴跳动等均可能引起刃磨裂纹的产生,因此,由机床、砂轮、夹具和刀具组成的加工系统应具有足够刚性,且应控制砂轮的轴向和径向跳动。
造成硬质合金刀具产生刃磨裂纹的因素较多,只有选用合适的砂轮,同时采用合理的磨削工艺,才能有效避免裂纹产生,提高刃磨质量。
2.硬质合金刀具材料如何分类的
常用的硬质合金以 WC为主要成分,根据是否加入其它碳化物而分为以下几类: 钨钴类( WC+Co)硬质合金( YG) 它由 WC和 Co组成,具有较高的抗弯强度的韧性,导热性好,但耐热性和耐磨性较差,主要用于加工铸铁和有色金属。
细晶粒的 YG类硬质合金(如 YG3X、YG6X),在含钴量相同时,其硬度耐磨性比 YG3、YG6高,强度和韧性稍差,适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。 钨钛钴类( WC+TiC+Co)硬质合金灶芹( YT) 由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高,所以和 YG相比,其硬度、耐磨性、红硬性增大,粘结温度高,抗氧化能力强,而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。
但导热性能较差,抗弯强度低,所以它适用于加工钢材等韧性材料。
3.什么地方使用硬质合金
硬质合金主要应用在金属加工的刀具、刃具和地质钻探、盾构施工的钻头和刀具中。
制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件,广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。 硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。
硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。
4.刀具刀头
你好,焊接式切削刀具结构应具有足够的刚性足够的刚性是以最大允许的外形尺寸以及采用较高强度的钢号和热处理来保证.硬质合金刀具刀片应固定牢靠硬质合金刀具焊接刀片应有足够的固定牢靠程度,它是靠刀槽及焊接质量来保证的,故要根据刀片形状及刀具几何参数选择刀片镶槽形状.认真检查刀杆。
在将硬质合金刀具刀片焊接至刀杆上以前须要对刀片,刀杆进行必要的检查,首先应检查刀片支承面不能有严重弯曲.硬质合金刀具焊接面不得有严重渗碳层,同时还应将硬质合金刀具刀片表面及刀杆镶槽中的污垢进行清除,以保证焊接牢靠,为了保证焊接强度,应选择合适的焊料.在焊接过程中,应保证良好的湿润性和流动性,并排除气泡,使焊接与合金焊接面充分接触,无缺焊现象.。
5.不同的加工方式,如何选择硬质合金刀片牌号
不同的加工方式,硬质合金刀片的选择要根据被加工材料的不同而选择的。
YG3:适用于铸铁,有色金属的精加工。
YG6X、YG6A:适用于铸铁,有色金属的精加工,半精加工,亦可用于锰钢,淬火钢加工。
YG6、YG8:适用于铸铁,轻合金的粗加工,亦可作铸铁,低合金钢铣削加工。
YW1、YW3、YW4:适用于不锈钢,普通合金钢的精加工和半精加工。
YW2:适用于不锈钢,低合金钢的半精加工,主要用于火车轮箍加工。
YT15、YT05:适用于钢,铸钢的精加工和半精加工,宜采用中等进给量和较高的切削速度。
YT14、YS25:适用于钢,铸钢的精加工和半精加工,宜采用中等进给量。
YS25专用于钢,铸钢的铣削速度。
YT5:适用于钢,铸钢的重切削加工,在作业条件不好的中,低速度大进给量粗加工。
6.刀具知识
刀具的基本知识 刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。
广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具。 绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。
由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。
刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪,就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。
战国后期(公元前三世纪),由于掌握了渗碳技术,制成了铜质刀具。 当时的钻头和锯,与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年,法国的勒内首先制出铣刀。
1792年,英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年,但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的,许用的切削速度约为5米/分。1868年,英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。
1898年,美国的泰勒和.怀特发明高速钢。1923年,德国的施勒特尔发明硬质合金。
在采用合金工具钢时,刀具的切削速度提高到约8米/分,采用高速钢时,又提高两倍以上,到采用硬质合金时,又比用高速钢提高两倍以上,切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。 由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵,刀具出现焊接和机械夹固式结构。
1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片,不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年,德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。
1972年,美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年,瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法,生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年,美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法,在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。
表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性,与表层的高硬度和耐磨性结合起来,从而使这种复合材料具有更好的切削性能。 刀具按工件加工表面的形式可分为五类。
加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上;镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上,借助轴向键或端面键传递扭转力矩,如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄;圆锥柄靠锥度承受轴向推力,并借助摩擦力传递扭矩;圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具,切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。
很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成,而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。 刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。
有的刀具的工作部分就是切削部分,如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等;有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分,如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。
刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃;焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上;机械夹固结构又有两种,一种是把刀片夹固在刀体上,另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。
硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构;瓷刀具都采用机械夹固结构。 刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。
增大前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前面的摩擦阻力,从而减小切削力和切削热。但增大前角,同时会降低切削刃的强度,减小刀头的散热体积。
在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等,必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度,是指制造和测量用的标注角度在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的。
㈥ 硬质合金刀具材料都有哪些基础知识
硬质合金是使用最广泛的一类高速加工(HSM)刀具材料,此类材料是通过粉末冶金工艺生产的,由硬质碳化物(通常为碳化钨WC)颗粒和质地较软的金属结合剂组成。目前,有数百种不同成分的WC基硬质合金,它们中大部分都采用钴(Co)作为结合剂,镍(Ni)和铬(Cr)也是常用的结合剂元素,另外还可以添加其他一些合金元素。为什么有如此之多的硬质合金牌号?刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料?为了回答这些问题,首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。
硬度与韧性:
WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨(WC)本身具有很高的硬度(超过刚玉或氧化铝),而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是,它缺乏足够的韧性,而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度,并改善其韧性,人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起,从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度,同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外,它还能承受高速加工所产生的切削高温。
如今,几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层,因此,基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上,正是WC-Co材料的高弹性系数(衡量刚度的指标,WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍)为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性,但也可以在生产硬质合金粉体时,通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此,刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。
制粉工艺:
碳化钨粉是通过对钨(W)粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性(尤其是其粒度)主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要,碳含量必须保持恒定(接近重量比为6.13%的理论配比值)。为了通过后续工序来控制粉体粒度,可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。不同的下游工艺条件和不同的最终加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合,通过这些组合的变化,可以产生各种不同的碳化钨粉。例如,碳化钨粉生产商ATI Alldyne公司共生产23种标准牌号的碳化钨粉,而根据用户要求定制的碳化钨粉品种可达标准牌号碳化钨粉的5倍以上。
在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨以生产某种牌号硬质合金粉料时,可以采用各种不同的组合方式。最常用的钴含量为3%-25%(重量比),而在需要增强刀具抗腐蚀性的情况下,则需要加入镍和铬。此外,还可以通过添加其他合金成分,进一步改良金属结合剂。例如,在WC-Co硬质合金中添加钌,可在不降低其硬度的前提下显著提高其韧性。增加结合剂的含量也可以提高硬质合金的韧性,但却会降低其硬度。
减小碳化钨颗粒的尺寸可以提高材料的硬度,但在烧结工艺中,碳化钨的粒度必须保持不变。烧结时,碳化钨颗粒通过溶解再析出的过程结合和长大。在实际烧结过程中,为了形成一种完全密实的材料,金属结合剂要变成液态(称为液相烧结)。通过添加其他过渡金属碳化物,包括碳化钒(VC)、碳化铬(Cr3C2)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)和碳化铌(NbC),可以控制碳化钨颗粒的长大速度。这些金属碳化物通常是在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨时加入,尽管碳化钒和碳化铬也可以在对碳化钨粉进行渗碳时形成。
利用回收的废旧硬质合金材料也可以生产牌号碳化钨粉料。废旧硬质合金的回收和再利用在硬质合金行业已有很长历史,是该行业整个经济链的一个重要组成部分,它有助于降低材料成本、节约自然资源和避免对废弃材料进行无害化处置。废旧硬质合金一般可通过APT(仲钨酸铵)工艺、锌回收工艺或通过粉碎后进行再利用。这些“再生”碳化钨粉通常具有更好的、可预测的致密性,因为其表面积比直接通过钨渗碳工艺制成的碳化钨粉更小。
碳化钨粉与金属结合剂混合碾磨的加工条件也是至关重要的工艺参数。两种最常用的碾磨技术是球磨和超微碾磨。这两种工艺都能使碾磨的粉料均匀混合,并能减小颗粒尺寸。为使以后压制的工件具有足够的强度,能保持工件形状,并使操作者或机械手能拿起工件进行操作,在碾磨时通常还需要添加一种有机结合剂。这种结合剂的化学成分可以影响压制成工件的密度和强度。为了有利于操作,最好添加高强度的结合剂,但这样会导致压制密度较低,并可能会产生硬块,造成在最后成品中存在缺陷。
完成碾磨后,通常会对粉料进行喷雾干燥,产生由有机结合剂凝聚在一起的自由流动团块。通过调整有机结合剂的成分,可以根据需要定制这些团块的流动性和装料密度。通过筛选出较粗或较细的颗粒,还可以进一步定制团块的粒度分布,以确保其在装入模腔时具有良好的流动性。
工件制造:
硬质合金工件可采用多种工艺方法成型。根据工件的尺寸、形状复杂水平和生产批量,大部分切削刀片都是采用顶压和底压式刚性模具模压成型。在每一次压制时,为了保持工件重量和尺寸的一致性,必须保证流入模腔的粉料量(质量和体积)都完全相同。粉料的流动性主要通过团块的尺寸分布和有机结合剂的特性来控制。通过在装入模腔的粉料上施加10-80ksi(千磅/平方英尺)的成型压力,就可以形成模压工件(或称“坯件”)。
即便在极高的成型压力下,坚硬的碳化钨颗粒也不会变形或破碎,而有机结合剂却被压入碳化钨颗粒之间的缝隙之中,从而起到固定颗粒位置的作用。压力越高,碳化钨颗粒的结合就越紧密,工件的压制密度就越大。牌号硬质合金粉料的模压特性可能各不相同,取决于金属结合剂的含量、碳化钨颗粒的尺寸和形状、形成团块的程度,以及有机结合剂的成分和添加量。为了提供有关牌号硬质合金粉料压制特性的量化信息,通常由粉料生产商来设计构建模压密度与成型压力的对应关系。这种信息可确保提供的粉料与刀具制造商的模压工艺协调一致。
大尺寸硬质合金工件或具有高长宽比的硬质合金工件(如立铣刀和钻头的刀杆)通常采用在一个柔性料袋中均衡压制牌号硬质合金粉料来制造。虽然均衡压制法的生产周期比模压法要长一些,但刀具的制造成本较低,因此该方法更适合小批量生产。
这种工艺方法是将粉料装入料袋中,并将袋口密封,然后将装满粉料的料袋置于一个腔室中,通过液压装置施加30-60ksi的压力进行压制。压制成的工件通常要在烧结之前加工成特定的几何形状。料袋的尺寸被加大,以适应压紧过程中的工件收缩,并为磨削加工提供足够的余量。由于工件在压制成型后要进行加工,因此对装料一致性的要求不像模压法那样严格,但是,仍然希望能保证每一次装入料袋的粉料量相同。如果粉料的装料密度过小,就可能导致装入料袋的粉料不足,从而造成工件尺寸偏小而不得不报废。如果粉料的装料密度过大,装入料袋的粉料过多,工件在压制成型后就需要加工去除更多的粉料。尽管去除的多余粉料和报废的工件都可以回收再用,但这样做毕竟会降低生产效率。
硬质合金工件还可以利用挤出模或注射模进行成型加工。挤出成型工艺更适合轴对称形状工件的大批量生产,而注射成型工艺通常用于复杂形状工件的大批量生产。在这两种成型工艺中,牌号硬质合金粉末悬浮在有机结合剂中,结合剂赋予硬质合金混合料像牙膏那样的均匀一致性。然后,混合料或者通过一个孔被挤出成型,或者被注入一个模腔中成型。牌号硬质合金粉料的特性决定了混合料中粉末与结合剂的最佳比例,并对混合料通过挤出孔或注入模腔的流动性具有重要影响。
当工件通过模压法、均衡压制法、挤出模或注射模成型法成型后,在最终烧结阶段之前,需要从工件中去除有机结合剂。烧结可以去除工件中的孔隙,使其变得完全(或基本上)密实。在烧结时,压制成型的工件中的金属结合剂变成液体,但在毛细作用力和颗粒联系的共同作用下,工件仍然能够保持其形状。
在烧结后,工件的几何形状保持不变,但尺寸会缩小。为了在烧结后得到所要求的工件尺寸,在设计刀具时就需要考虑其收缩率。在设计用于制造每种刀具的牌号硬质合金粉料时,都必须保证其在适当压力下压紧时具有正确的收缩率。
几乎在所有情况下,都需要对烧结后的工件进行烧结后处理。对切削刀具最基本的处理方式是刃磨切削刃。许多刀具在烧结后还需要对其几何形状和尺寸进行磨削加工。有些刀具需要磨削顶部和底部;另一些刀具则需要进行外周磨削(需要或无需刃磨切削刃)。磨削产生的所有硬质合金磨屑都可以回收再利用。
工件涂层:
在许多情况下,成品工件需要进行涂层。涂层能够提供润滑性和增加硬度,还能为基体提供扩散屏障,使其暴露于高温下时可防止氧化。硬质合金基体对于涂层的性能至关重要。除了定制基体粉料的主要特性以外,还可以通过化学选择和改变烧结方法定制基体的表面特性。通过钴的迁移,可在刀片表面最外层20-30μm厚度内富集相对于工件其余部位更多的钴,从而赋予基体表层更好的强韧性,使其具有较强的抗变形能力。
刀具制造商基于自己的制造工艺(如脱蜡方法、加热速度、烧结时间、温度和渗碳电压),可能会对使用的牌号硬质合金粉料提出一些特殊要求。有些刀具制造商可能是在真空炉中烧结工件,而另一些刀具制造商则可能使用热等静压(HIP)烧结炉(它是在工艺循环临近结束时才对工件加压,以消除任何残留孔隙)。在真空炉中烧结的工件可能还需要通过另外的工序进行热等静压处理,以提高工件密度。有些刀具制造商可能会采用较高的真空烧结温度,以提高具有较低钴含量混合料的烧结密度,但这种方法可能会使其显微结构变得粗大。为了保持细小的晶粒尺寸,可以选用碳化钨颗粒尺寸较小的粉料。为了与特定的生产设备相匹配,脱蜡条件和渗碳电压对硬质合金粉料中碳含量的高低也有不同的要求。
所有这些因素都会对烧结出的硬质合金刀具的显微结构和材料性能产生至关重要的影响,因此,在刀具制造商与粉料提供商之间需要进行密切的沟通,以确保根据刀具制造商的生产工艺定制牌号硬质合金粉料。因此,有数百种不同的硬质合金粉料牌号也就不足为奇了。例如,ATI Alldyne公司生产的不同粉料牌号就超过600种,其中每一种牌号都是针对目标用户和特定用途而专门设计的。
牌号分类:
不同种类的碳化钨粉、混合料成分和金属结合剂含量、晶粒长大抑制剂的类型和用量等的组合变化,构成了形形色色的硬质合金牌号。这些参数将决定硬质合金的显微结构及其特性。某些特定的性能组合已成为一些特定加工用途的首选,从而使对多种硬质合金牌号进行分类具有了意义。
两种最常用的、面向加工用途的硬质合金分类体系分别为C牌号体系和ISO牌号体系。尽管这两种体系都不能完全反映影响硬质合金牌号选择的材料特性,但它们提供了一个探讨的起点。对于每种分类法,许多制造商都有它们自己的特殊牌号,由此产生了形形色色、五花八门的各种硬质合金牌号。
硬质合金牌号还可以按照成分来分类。碳化钨(WC)牌号可分为三种基本类型:单纯型、微晶型和合金型。单纯型牌号主要由碳化钨和钴结合剂构成,但其中也可能含有少量晶粒长大抑制剂。微晶型牌号由碳化钨和添加了几千分之一碳化钒(VC)和(或)碳化铬(Cr3C2)的钴结合剂构成,其晶粒尺寸可达到1μm以下。合金型牌号则是由碳化钨和含有百分之几碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)和碳化铌(NbC)的钴结合剂构成,这些添加物又称为立方碳化物,因为其烧结后的显微结构呈现出不均匀的三相结构。
(1)单纯型硬质合金牌号
用于金属切削加工的此类牌号通常含有3%-12%的钴(重量比)。碳化钨晶粒的尺寸范围通常在1-8μm之间。与其他牌号一样,减小碳化钨的粒度可以提高其硬度和横向断裂强度(TRS),但会降低其韧性。单纯型牌号的硬度通常在HRA89-93.5之间;横向断裂强度通常在175-350ksi之间。此类牌号的粉料中可能含有大量回收再用的原料。
单纯型牌号在C牌号体系中可分为C1-C4,在ISO牌号体系中可按K、N、S和H牌号系列进行分类。具有中间特性的单纯型牌号可以归类为通用牌号(如C2或K20),可用于车削、铣削、刨削和镗削加工;晶粒尺寸较小或钴含量较低、硬度较高的牌号可以归类为精加工牌号(如C4或K01);晶粒尺寸较大或钴含量较高、韧性较好的牌号可以归类为粗加工牌号(如C1或K30)。
用单纯型牌号制造的刀具可用于切削加工铸铁、200和300系列不锈钢、铝和其他有色金属、高温合金和淬硬钢。此类牌号还能应用于非金属切削领域(如作为岩石和地质钻探工具),这些牌号的晶粒尺寸范围在1.5-10μm(或更大),钴含量为6%-16%。单纯型硬质合金牌号的另一种非金属切削类用途是制造模具和冲头,这些牌号通常具有中等大小的晶粒尺寸,钴含量为16%-30%。
(2)微晶型硬质合金牌号
此类牌号通常含有6%-15%的钴。在液相烧结时,添加的碳化钒和(或)碳化铬可以控制晶粒长大,从而获得粒度小于1μm的细晶粒结构。这种微细晶粒牌号具有非常高的硬度和500ksi以上的横向断裂强度。高强度与足够的韧性相结合,使此类牌号的刀具可以采用更大的正前角,从而能通过切削而不是推挤金属材料来减小切削力和产生较薄的切屑。
通过在牌号硬质合金粉料的生产中对各种原材料进行严格的品质鉴定,以及对烧结工艺条件实施严格的控制,防止在材料显微结构中形成非正常的大晶粒,就能获得适当的材料性能。为了保持晶粒尺寸细小且均匀一致,只有在能对原料和回收工艺进行全面控制,以及实施广泛质量检测的情况下,才能使用回收的再生粉料。
微晶型牌号可在ISO牌号体系中可按M牌号系列进行分类,除此以外,在C牌号体系和ISO牌号体系中的其他分类方法与单纯型牌号相同。微晶牌号可用于制造切削较软工件材料的刀具,因为这种刀具的表面可以加工得非常光滑,并能保持极其锋利的切削刃。
微晶牌号刀具还能用于加工镍基超级合金,因为这种刀具能够承受高达1200℃的切削温度。对于高温合金和其他特殊材料的加工,采用微晶牌号刀具和含钌的单纯牌号刀具,能够同时提高其耐磨性、抗变形能力和韧性。微晶牌号还适合制造会产生剪切应力的旋转刀具(如钻头)。有一种钻头采用复合牌号的硬质合金制造,在同一支钻头的特定部位,材料中的钴含量各不相同,从而根据加工需要优化了钻头的硬度和韧性。
(3)合金型硬质合金牌号
此类牌号主要用于切削加工钢件,其钴含量通常为5%-10%,晶粒尺寸范围为0.8-2μm。通过添加4%-25%的碳化钛(TiC),可以减小碳化钨(WC)扩散到钢屑表面的倾向。通过添加不超过25%的碳化钽(TaC)和碳化铌(NbC),可以改善刀具的强度、抗月牙洼磨损能力和耐热冲击性。添加此类立方碳化物还能提高刀具的红硬性,在重载切削或切削刃会产生高温的其他加工中,有助于避免刀具发生热变形。此外,碳化钛在烧结过程中能提供成核位置,改善立方碳化物在工件中的分布均匀性。
一般来说,合金型硬质合金牌号的硬度范围为HRA91-94,横向断裂强度为150-300ksi。与单纯型牌号相比,合金型牌号的耐磨料磨损性能较差,且强度较低,但其耐粘结磨损的性能更好。合金型牌号在C牌号体系中可分为C5-C8,在ISO牌号体系中可按P和M牌号系列进行分类。具有中间特性的合金型牌号可以归类为通用牌号(如C6或P30),可用于车削、攻丝、刨削和铣削加工。硬度最高的牌号可以归类为精加工牌号(如C8和P01),用于精车和镗削加工。这些牌号通常具有较小的晶粒尺寸和较低的钴含量,以获得所需要的硬度和耐磨性。不过,通过添加较多的立方碳化物也能获得类似的材料特性。韧性最好的牌号可以归类为粗加工牌号(如C5或P50)。这些牌号通常具有中等大小的粒度和高钴含量,立方碳化物的添加量也较少,以通过抑制裂纹扩展而获得所需要的韧性。在断续车削加工中,通过采用上述刀具表面具有较高钴含量的富钴牌号,还可以进一步提高切削性能。
碳化钛含量较低的合金型牌号用于切削加工不锈钢和可锻铸铁,但也可用于加工有色金属(如镍基超级合金)。这些牌号的晶粒尺寸通常小于1μm,钴含量为8%-12%。硬度较高的牌号(如M10)可用于车削加工可锻铸铁;而韧性较好的牌号(如M40)可用于铣削和刨削钢件,或者用于车削不锈钢或超级合金。
合金型硬质合金牌号还能用于非金属切削类用途,主要用于制造耐磨零件。这些牌号的粒度通常为1.2-2μm,钴含量为7%-10%。在生产这些牌号时,通常会加入很大比例的回收原料,从而在耐磨零件的应用中获得较高的成本效益。耐磨零件需要具有很好的耐腐蚀性和较高的硬度,在生产此类牌号时,可以通过添加镍和碳化铬来获得这些性能。
为了满足刀具制造商在技术性和经济性上的双重要求,硬质合金粉料是关键要素。针对刀具制造商的加工设备和工艺参数而设计的粉料可确保成品工件的性能,并导致出现了数百种硬质合金牌号。硬质合金材料可循环利用的特点以及可直接与粉料提供商合作的能力,使刀具制造商能够有效控制其产品质量和材料成本。