你有硬质合金材料的基础知识吗? 2

硬质合金是应用最广泛的高速加工 (HSM) 刀具材料。这类材料采用粉末冶金工艺生产,由硬质合金(通常为碳化钨WC)颗粒和软金属结合剂组成。目前,WC基硬质合金有数百种不同的成分,其中大部分使用钴(CO)作为结合剂,镍(Ni)和铬(CR)也是常用的结合元素,此外,还有一些其他合金元素可以被添加。

简单硬质合金的牌号

这些用于金属切削的牌号通常含有 3% – 12% 钴(重量比)。 WC晶粒的尺寸范围通常为1-8μM。与其他牌号一样,WC的硬度和横向断裂强度(TRS)可以通过减小其粒径来提高,但会降低其韧性。单一牌号的硬度通常在89-93.5hra之间,横向断裂强度通常在1.2-2.4mpa(175-350ksi)之间。这个牌子的粉中可能有大量的回收原料。

纯品牌可分为C品牌体系中的C1-C4和ISO品牌体系中的K、N、s、H品牌系列。具有中间特性的简单牌号可归类为通用牌号(如C2或K20),可用于车、铣、刨、炒;晶粒较小或钴含量较低、硬度较高的牌号可归为精整牌号(如C4或K01);晶粒较大或含钴量较高、韧性较好的牌号可归为粗加工牌号(如C1或K30)。

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纯型刀具可用于切削铸铁、200和300系列不锈钢、铝等有色金属、高温合金和淬硬钢。这些牌号也可用于非金属切削领域(如岩石和地质钻具)。这些牌号的晶粒尺寸范围从1.5到10μm(或更大),钴含量为6% – 16%。纯硬质合金牌号的另一种非金属切削用途是制造模具和冲头。这些牌号通常具有中等晶粒尺寸,钴含量为 16% – 30%。

微晶硬质合金的牌号

这些品牌通常含有 6% – 15% 钴。在液相烧结过程中,加入VCC和/或碳化铬可以控制晶粒长大,获得晶粒尺寸小于1μm的细晶粒结构。这种细晶粒牌号具有非常高的硬度和横向断裂强度高于 3.45mpa (500ksi)。高强度和足够韧性的结合使得这种刀具可以采用更大的正前角,从而减少切削力,通过切削而不是推动金属材料产生更薄的切屑。

通过在生产等级硬质合金粉末时对各种原材料进行严格的质量鉴定,以及对烧结工艺条件的严格控制,防止材料微观结构中形成异常大晶粒,从而获得合适的材料性能。为了保持细而均匀的粒度,只有在原料和回收过程能够完全控制并且可以进行广泛的质量检查时,才能使用回收粉末。

微晶品牌可根据ISO品牌体系中的m品牌系列进行分类。此外,C品牌体系和ISO品牌体系中的其他分类方法与纯品牌相同。微晶级可用于制造切削较软工件材料的刀具,因为此类刀具的表面可以加工得非常光滑,并且可以保持极其锋利的切削刃。

微晶刀具也可用于加工镍基高温合金,因为它们可以承受高达 1200 ℃ 的切削温度。对于高温合金等特殊材料的加工,使用微晶级刀具和含钌纯级刀具,可以同时提高其耐磨性、抗变形性和韧性。微晶等级用于制造会产生剪切应力的旋转工具(例如钻头)。一种钻头由复合级硬质合金制成。同一钻头的特定部位材料中的钴含量不同,因此根据加工需要优化钻头的硬度和韧性。

硬质合金的牌号

这些牌号主要用于切削钢件,钴含量为 5% - 10%,晶粒尺寸为 0.8-2 μ M。通过添加 4% ~ 25% 碳化钛(TIC),WC 扩散到钢屑表面的趋势可以得到改善。减少。通过添加不超过25%的碳化钽(TAC)和卡宾(NBC),可以提高刀具的强度、耐磨性和抗冲击性。添加这种立方碳化物还可以提高刀具的红硬性,有助于避免刀具在重负荷切削或其他切削刃会产生高温的过程中发生热变形。此外,碳化钛可以提供形核位置,提高立方碳化物在工件中的分布均匀性。

一般来说,合金型硬质合金的硬度范围为91~94HRA,横向断裂强度为1~2KPa(150~300ksi)。与纯型相比,合金型的耐磨性较差,强度较低,但粘着耐磨性较好。合金牌号可分为C级体系中的C5-C8和ISO级体系中的P和M级。具有中等性能的合金型牌号可归为通用牌号(如C6或P30),可用于车、攻、刨和铣。最高硬度等级可分为精加工等级(如C8和P01),用于精加工和键控。这些牌号通常具有较小的晶粒尺寸和较低的钴含量,以获得所需的硬度和耐磨性。但是,通过添加更多的立方碳化物可以获得类似的材料性能。韧性最好的牌号可归为粗加工牌号(如C5或P50)。这些牌号通常具有中等粒度和高钴含量,立方碳化物的添加量较少,以通过抑制裂纹扩展来获得所需的韧性。在断续车削中,采用刀具表面含钴量高的富钴牌号可进一步提高切削性能。

碳化钛含量低的合金牌号用于切削不锈钢和可锻铸铁,也用于加工有色金属(如镍基高温合金)。这些牌号的晶粒尺寸通常小于1微米,钴含量为8%-12%。硬度较高的牌号(如M10)可用于车削可锻铸铁,而韧性较好的牌号(如M40)可用于铣削和刨削钢件,或车削不锈钢或超合金。

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合金型硬质合金牌号也可用于非金属切削用途,主要用于制造耐磨零件。这些牌号的晶粒尺寸通常为1.2-2μm,钴含量为7%-10%。在这些品牌的生产中,通常会加入很大比例的再生原料,从而在耐磨件的应用中获得较高的性价比。耐磨零件需要具有非常高的耐腐蚀性和高硬度。这些性能可以通过在此类品牌的生产中添加镍和碳化铬来获得。

为了满足刀具制造商的技术和经济要求,硬质合金粉末是关键元素。为刀具制造商的加工设备和工艺参数设计的粉末可以保证成品工件的性能,并导致数百个硬质合金品牌。硬质合金材料的回收特性以及直接与粉末供应商合作的能力使工具制造商能够有效地控制其产品质量和材料成本。