金属陶瓷(硬质合金)
TIC 刀具
(3)通用硬质合金
主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽(或碳化铌)及钴。这 类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金。 其牌号由“YW”(“硬”、“万”两字汉语拼音字首)加顺 序号组成,如 YW1。
钨钛钽刀具
1.3.3 硬质合金的应用
硬质合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。钨钴类合金刀 具主要用来切削加工产生断续切屑的脆性材料;钨钴钛类合金主要用来切削加工韧 性材料;通用硬质合金既可切削脆性材料,又可切削韧性材料。硬质合金也用于冷 拔模、冷冲模、冷挤压模及冷镦近年来发展的一种新型硬质合金,是以一种或几种碳化物 (WC、TiC)等为硬化相,以合金钢(高速钢、铬钼钢)粉末为 粘结剂,经配料、压型、烧结而成。钢结硬质合金具有与钢一样 的可加工能力,可以锻造、焊接和热处理。 缺点:脆性大、韧性低、难以加工成型,制约了工程结构陶瓷 发展及其应用。
表1 硬质合金的发展情况
碳化钨基硬质合金 年份
1923~1925 1930~1931 1938 1956 1959 1968~1969 1965~1978 1967~1970 1965~1975 1969~1971 1974~1977 1973~1978
无碳化钨基硬质合金 年份
1929~1931 1930~1931 1931 1931 1938 1944 1949 1950 1952~1966 1957
硬质合金
WC-Co WC- TaC( VC, NbC)-Co WC-Cr3C2-Co WC-TiC-Ta (Nb) C-Cr3C2-Co WC-TiC-HfC-Co WC-TiC-TaC (NbC)-HfC-Co TiC,TiN,Ti (CN),HfC,Hf和 Al2O3涂层的WC基合金 亚微细WC-Co 热等静压 热化学表面硬化 多晶金刚石复合的WC基硬质合金 复碳化物,碳氧化物-氮化物以及 碳化物-碳氮化物-氮化物-氧化物 复合涂层 添加Ru的复杂硬质合金
(1) 钨钴类硬质合金 由碳化钨和钴组成,常用代号有YG3、YG6、YG8等。代号中“YG” 为“硬”、“钴”两字的汉语拼音字首,后面的数字表示钴的含量 (质量分数×100)。 例如,YG8,表示平均WCo=8%,其余为碳化钨的钨钴类硬 质合金。
WC 刀具
(2)钨钴钛类硬质合金 由碳化钨、碳化钛和钴组成,常用代号有YT5、YT15、YT30 等。代号中“YT”为“硬”、“钛”两字的汉语拼音字首,后面 的数字表示碳化钛的含量(质量分数×100)。 硬质合金中,碳化物含量越多,钴含量越少,则硬质合金的硬 度、热硬性及耐磨性越高,但强度及韧性越低。 例如,YT15,表示平均WTi=15%,其余为碳化钨和钴含量的 钨钛钴类硬质合金。
1.4 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。
1976~1979
制成的刀片的使用寿命可比标准的可转位刀片高出好几倍,而 且切削速也可以提高25~30%,从此获得了广泛的应用,这是 硬质合金生产发展过程中的又一个重大进展。此外,六十年代 末期引入硬质合金生产领域的热静压技术,以及七十年代移植 到硬质合金生产领域的喷雾干燥技术,使硬质合金生产工艺又 向前迈进了一大步。 我国硬质合金工业是从20世纪50年代初建设株洲硬质合金 厂开始的,50多年来,从无到有,不断发展,取得了令世人瞩 目的成就,但整体技术水平特别是高附加值制品的生产与世界 先进水平比较仍存在较大差距。
1.3 硬质合金的性能特点、分类及应用
1.3.1硬质合金的性能特点 (1)高硬度、耐磨性好、高热硬性 (2)抗压强度、弹性模量高 抗压强度高可达6000MPa,但抗弯强度 低,只有高速钢的1/3~1/2。弹性模 量很高,韧性很差。
硬质合金焊接刀片
(3)耐蚀性和抗氧化性良好,热膨胀因数比钢低 缺点:抗弯强度低、脆性大、导热性差 加工:采用电加工(电火花、线切割)和专门的砂轮磨削 1.3.2硬质合金的分类、编号
(3)高熔点材料 一些高熔点的金属和金属化合物如W、Mo、WC、TiC等,用熔炼 和铸造方法生产比较困难,可用粉末冶金方法生产,如各种金属陶 瓷、钨丝及Mo、TA、Nb等难熔金属和高温合金。 (4)特殊电磁性能材料 如多孔过滤材料,假合金材料等 缺点:由于设备和模具的限制,粉末冶金还只能生产尺寸有限 和形状不很复杂的制品,烧结零件的韧性较差,生产效率不高,成 本较高。
1.2 粉末冶金方法及其应用
20世纪初研制了一种粉末经压制成型并经烧结而制成零件或毛 坯,这种方法称粉末冶金法。 粉末冶金的应用主要有以下几 个方面: (1)减摩材料 应用最早的是含油轴承。 (2)结构材料 它是用碳钢或合金钢的粉末为 原料,采用粉末冶金方法制造结构 零件。这种制品的精度较高、表面 光洁,不需或少需切削加工即为成 品零件。 可用于制造液压泵齿轮、电钻 齿轮、凸轮等。
硬质合金
Ti-Mo2C-Ni,Cr,Mo TaC-Ni TiC-TaC-Co Tic-Cr,Mo,W,Ni,Co TiC-VC-Ni,Fe TiC-NbC-Ni,Co TiC-VC-Nb-Mo2C-Ni TiC (Mo2C,TaC)-Ni,Co-Cr TiC-可热处理钢结合金 TiC-TiB2
1968~1970 (TiMo)C (固溶体Ni,Mo,Cr) 1969~1970 TiC-TiN-Ni 1968~1973 TiC-Al2O3 1972~1975 Ti-TaN-Ni