硬度高(86~93HRA,相當于69~81HRC);
熱硬性好(可達900~1000℃,保持60HRC);
耐磨性好。
硬質合金刀具比高速鋼切削速度高4~7倍,刀具壽命高5~80倍。制造模具、量具,壽命比合金工具鋼高 20~150倍??汕邢?0HRC左右的硬質材料。
但硬質合金脆性大,不能進行切削加工,難以制成形狀復雜的整體刀具,因而常制成不同形狀的刀片,采用焊接、粘接、機械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用。
硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主
硬質合金刀具
要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結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)稱為硬質合金。下面以碳化物為重點來說明硬質含金的結構、特征和應用。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬與碳形成的金屬型碳化物中,由于碳原子半徑小,能填充于金屬晶格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式,形成間隙固溶體。在適當條件下,這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素,直到達到飽和為止。因此,它們的組成可以在一定范圍內變動(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動),化學式不符合化合價規(guī)則。當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,是當前所知道的物質中熔點的。大多數(shù)碳化物的硬度很大,它們的顯微硬度大于1800kg·mm2(顯微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬質合金和硬質化合物,顯微硬度1800kg·mm2相當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。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性,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。
硬質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。此燒結過程通常是在真空爐里進行。將其置于真空爐里完成燒結,此時之溫度大約為攝氏一千三百至一千五百度之間。
硬質合金燒結成型就是將粉末壓制成坯料,再進燒結爐加熱到一定溫度(燒結溫度),并保持一定的時間(保溫時間),然后冷卻下來,從而得到所需性能的硬質合金材料。
硬質合金燒結過程可以分為四個基本階段:
1:脫除成形劑及預燒階段,在這個階段燒結體發(fā)生如下變化:
成型劑的脫除,燒結初期隨著溫度的升高,成型劑逐漸分解或汽化,排除出燒結體,與此同時,成型劑或多或少給燒結體增碳,增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結工藝的不同而改變。
粉末表面氧化物被還原,在燒結溫度下,氫可以還原鈷和鎢的氧化物,若在真空脫除成型劑和燒結時,碳氧反應還不強烈。粉末顆粒間的接觸應力逐漸消除,粘結金屬粉末開始產生回復和再結晶,表面擴散開始發(fā)生,壓塊強度有所提高。
2:固相燒結階段(800℃--共晶溫度)
在出現(xiàn)液相以前的溫度下,除了繼續(xù)進行上一階段所發(fā)生的過程外,固相反應和擴散加劇,塑性流動增強,燒結體出現(xiàn)明顯的收縮。
3:液相燒結階段(共晶溫度--燒結溫度)
當燒結體出現(xiàn)液相以后,收縮很快完成,接著產生結晶轉變,形成合金的基本組織和結構。
4:冷卻階段(燒結溫度--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生某些變化,可以利用這一特點,對硬質合金進行熱處理以提高其物理機械性能。
影響硬質合金合金相對磁飽和值的因素主要有以下六大因素:
1、硬質合金中的WC總碳超標。
2、混合料(含壓塊)氧含量超標。
3、氫氣脫蠟、預燒中的碳量變化。
4、真空脫蠟、預燒中的碳量變化。
5、氫燒結過程的碳量變化。
6、硬質合金真空燒結過程的碳量變化。
