刀具行業對硬質合金刀具材料的種類、性能和特點及應用的總結

2020-12-05 難切削材料加工技術

硬質合金刀具，特別是可轉位硬質合金刀具，是數控加工刀具的主導產品，近年來，各種整體式和可轉位式硬質合金刀具或刀片的品種已經擴展到各種切削刀具領域，其中可轉位硬質合金刀具由簡單的車刀、面銑刀擴大到各種精密、複雜、成形刀具領域。

硬質合金刀具的種類

按主要化學成分區分，硬質合金可分為碳化鎢基硬質合金和碳(氮)化鈦(TiC(N))基硬質合金。碳化鎢基硬質合金包括鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類，它們各有優缺點，主要成分為碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等，常用的金屬粘接相是Co。碳(氮)化鈦基硬質合金是以TiC為主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬質合金，常用的金屬粘接相是Mo和Ni。

硬質合金刀具的性能特點

硬質合金刀具的性能特點如下：

①高硬度：硬質合金刀具是由硬度和熔點很高的碳化物(稱硬質相)和金屬粘結劑(稱粘接相)經粉末冶金方法而製成的，其硬度達89～93HRA，遠高於高速鋼，在5400C時，硬度仍可達82～87HRA，與高速鋼常溫時硬度(83～86HRA)相同。硬質合金的硬度值隨碳化物的性質、數量、粒度和金屬粘接相的含量而變化，一般隨粘接金屬相含量的增多而降低。在粘接相含量相同時，YT類合金的硬度高於YG類合金，添加TaC(NbC)的合金具有較高的高溫硬度。

②抗彎強度和韌性：常用硬質合金的抗彎強度在900～1500MPa範圍內。金屬粘結相含量越高，則抗彎強度也就越高。當粘接劑含量相同時，YG類(WC-Co)合金的強度高於YT類(WC-TiC-Co)合金，並隨著TiC含量的增加，強度降低。硬質合金是脆性材料，常溫下其衝擊韌度僅為高速鋼的1／30～1／8。

⑶ 常用硬質合金刀具的應用

YG類合金主要用於加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。細晶粒硬質合金(如YG3X、YG6X)在含鈷量相同時比中晶粒的硬度和耐磨性要高些，適用於加工一些特殊的硬鑄鐵、奧氏體不鏽鋼、耐熱合金、鈦合金、硬青銅和耐磨的絕緣材料等。

YT類硬質合金的突出優點是硬度高、耐熱性好、高溫時的硬度和抗壓強度比YG類高、抗氧化性能好。因此，當要求刀具有較高的耐熱性及耐磨性時，應選用TiC含量較高的牌號。YT類合金適合於加工塑性材料如鋼材，但不宜加工鈦合金、矽鋁合金。

YW類合金兼具YG、YT類合金的性能，綜合性能好，它既可用於加工鋼料，又可用於加工鑄鐵和有色金屬。這類合金如適當增加鈷含量，強度可很高，可用於各種難加工材料的粗加工和斷續切削。

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