中文名稱:
硬質(zhì)合金
英文名稱:
hardbl;cemented carbide
定義:
由作為主要組元的難熔金屬碳化物和起黏結(jié)相作用的金屬組成的燒結(jié)材料,具有高強(qiáng)度和高耐磨性。
所屬學(xué)科:
機(jī)械工程(一級(jí)學(xué)科);機(jī)械工程(2)粉末冶金(二級(jí)學(xué)科);粉末冶金材料與制品(三級(jí)學(xué)科)
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由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時(shí)仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料,如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等,用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材,也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料?,F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。
拼音:yìngzhìhéjīn
英文:cemented carbide
硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結(jié)劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)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(diǎn)特別高,統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來說明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。
ⅣA、ⅤA、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中,由于碳原子半徑小,能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式,形成間充固溶體。在適當(dāng)條件下,這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素,直到達(dá)到飽和為止。因此,它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動(dòng)),化學(xué)式不符合化合價(jià)規(guī)則。當(dāng)溶解的碳含量超過某個(gè)極限時(shí)(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(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格,這時(shí)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(diǎn)都在3273K以上,其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K,是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)最高的。大多數(shù)碳化物的硬度很大,它們的顯微硬度大于
除碳原子外,氮原子、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空隙中,形成間充固溶體。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似,能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熔點(diǎn)高、硬度大,同時(shí)脆性也大。
硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成:一部分是硬化相;另一部分是粘結(jié)金屬。
硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物,如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭,它們的硬度很高,熔點(diǎn)都在
粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬,常用的是鈷和鎳。
制造硬質(zhì)合金時(shí),選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進(jìn)行配料,加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨,使它們充分混合、粉碎,經(jīng)干燥、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,再經(jīng)過干燥、過篩制得混合料。然后,把混合料制粒、壓型,加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)(1300~
1923年,德國的施勒特爾往碳化鎢粉末中加進(jìn)10%~20%的鈷做粘結(jié)劑,發(fā)明了碳化鎢和鈷的新合金,硬度僅次于金剛石,這是世界上人工制成的第一種硬質(zhì)合金。用這種合金制成的刀具切削鋼材時(shí),刀刃會(huì)很快磨損,甚至刃口崩裂。1929年美國的施瓦茨科夫在原有成分中加進(jìn)了一定量的碳化鎢和碳化鈦的復(fù)式碳化物,改善了刀具切削鋼材的性能。這是硬質(zhì)合金發(fā)展史上的又一成就。
硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使在
硬質(zhì)合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測(cè)量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等。
近二十年來,涂層硬質(zhì)合金也問世了。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具,刀具的基體是鎢鈦鈷硬質(zhì)合金或鎢鈷硬質(zhì)合金,表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米,但是與同牌號(hào)的合金刀具相比,使用壽命延長(zhǎng)了3倍,切削速度提高25%~50%。20世紀(jì)70年代已出現(xiàn)第四代涂層工具,可用來切削很難加工的材料。
硬質(zhì)合金是怎樣燒結(jié)而成的?
答硬質(zhì)合金是將這種或多種難熔金屬的碳化物和粘接劑金屬,用粉末冶金方法制成的金屬材料。
世界上有50多個(gè)國家生產(chǎn)硬質(zhì)合金,總產(chǎn)量可達(dá)27000~28000t-,主要生產(chǎn)國有美國、俄羅斯、瑞典、中國、德國、日本、英國、法國等,世界硬質(zhì)合金市場(chǎng)基本處于飽和狀態(tài),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。中國硬質(zhì)合金工業(yè)是50年代末期開始形成的,60~70年代中國硬質(zhì)合金工業(yè)得到了迅速發(fā)展,90年代初中國硬質(zhì)合金總生產(chǎn)能力達(dá)6000t,硬質(zhì)合金總產(chǎn)量達(dá)5000t,僅次于俄羅斯和美國,居世界第3位。
①鎢鈷類硬質(zhì)合金
主要成分是碳化鎢(WC)和粘結(jié)劑鈷(Co)。
其牌號(hào)是由“YG”(“硬、鈷”兩字漢語拼音字首)和平均含鈷量的百分?jǐn)?shù)組成。
例如,YG8,表示平均WCo=8%,其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。
②鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金
主要成分是碳化鎢、碳化鈦(TiC)及鈷。
其牌號(hào)由“YT”(“硬、鈦”兩字漢語拼音字首)和碳化鈦平均含量組成。
例如,YT15,表示平均WTi=15%,其余為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。
③鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金
主要成分是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭(或碳化鈮)及鈷。這類硬質(zhì)合金又稱通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金。
其牌號(hào)由“YW”(“硬”、“萬”兩字漢語拼音字首)加順序號(hào)組成,如 YW1。
耐磨性好。
硬質(zhì)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?/SPAN>50HRC左右的硬質(zhì)材料。
但硬質(zhì)合金脆性大,不能進(jìn)行切削加工,難以制成形狀復(fù)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(jī)械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用,相關(guān)人才較多集中在鋼鐵英才網(wǎng)。
進(jìn)口硬質(zhì)合金鋼進(jìn)口鎢鋼耐熱性鎢鋼進(jìn)口鎢鋼壽命進(jìn)口鎢鋼的由來