硬质合金刀具材料的种类、性能、特点及应用
硬质合金是由难熔金属和粘结金属的硬质化合物经加工制成的合金材料。硬质合金具有一系列优异的性能,如高硬度、耐磨性、良好的强度、耐热性和耐腐蚀性,尤其是其高硬度,即使在500℃时仍基本保持不变,在1000℃时仍具有较高的硬度。硬质合金被广泛用作材料,如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等。,用于切割铸铁、有色金属、塑料、化学纤维、石墨、玻璃、石头和普通钢,也用于切割难以加工的材料,如不锈钢、高锰钢等。
硬质合金刀具尤其是可转位硬质合金刀具是数控加工刀具的主导产品。自20世纪80年代以来,各种整体和可转位硬质合金刀具或刀片已扩展到各种切削刀具领域,其中可转位硬质合金刀具已从简单的车刀和端面铣刀扩展到各种精密、复杂和成型刀具领域。
硬质合金工具的类型
根据主要化学成分,硬质合金可分为碳化钨基硬质合金和碳化钛(TiC(N))基硬质合金。
碳化钨基硬质合金包括钨钴(YG)、钨钴钛(YT)和稀有碳化物(YW),它们各有优缺点。主要成分有碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等。常用的金属结合相是Co。
碳化钛(氮化物)基硬质合金是以TiC为主要成分(添加了一些其他碳化物或氮化物)的硬质合金,常用的金属粘结相是Mo和Ni。
ISO(国际标准化组织)将切削用硬质合金分为三类:
k级,包括Kl0~K40,相当于中国的YG级(主要由WC组成。Co)。
P类,包括P01~P50,相当于中国的YT类(主要成分是WC。TiC.Co)。
m级,包括M10~M40,相当于中国的YW级(主要由WC-TiC-TaC(NbC)-Co组成)。
每个品牌都标明了从高硬度到最大韧性的一系列合金,数字在01到50之间。
硬质合金刀具的性能特点
硬质合金工具的性能特征如下:
①高硬度:硬质合金刀具由高硬度、高熔点的碳化物(称为硬质相)和金属粘结剂(称为粘结相)用粉末冶金方法制成。其硬度达到89 ~ 93 HRA,远高于高速钢。在540℃时,硬度仍可达到82 ~ 87 HRA,与高速钢的室温硬度(83 ~ 86 HRA)相同。硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量、粒度和金属粘结相的含量而变化,一般随粘结金属相含量的增加而降低。在粘结相含量相同的情况下,YT合金的硬度高于YG合金,添加TaC(NbC)的合金具有更高的高温硬度。
②抗弯强度和韧性:常用硬质合金的抗弯强度在900~1500MPa范围内。金属粘结相含量越高,抗弯强度越高。粘结剂含量相同时,YG钴合金的强度高于钇钴合金,随着TiC含量的增加,强度降低。硬质合金是一种脆性材料,其室温冲击韧性仅为高速钢的1/30 ~ 1/8。
常用硬质合金刀具的应用
YG合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。细晶粒硬质合金(如YG3X和YG6X)在相同钴含量下比中晶粒硬质合金具有更高的硬度和耐磨性,适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬青铜和耐磨绝缘材料。
YT硬质合金的突出优点是硬度高、耐热性好、高温硬度和抗压强度高于YG硬质合金、抗氧化性好。因此,当要求工具具有高耐热性和耐磨性时,应选择TiC含量高的品牌。YT合金适用于加工钢等塑料材料,但不适用于钛合金和硅铝合金。
YW合金兼具YG合金和钇合金的性能,综合性能良好。它们可用于加工钢、铸铁和有色金属。如果适当提高这种合金的钴含量,强度可以很高,可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。
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