硬質(zhì)合金刀具材料簡介
刀具行業(yè)是整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其水平高低直接影響一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，如汽車工業(yè)、家電和航空工業(yè)等。先進(jìn)的切削工具是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)質(zhì)、高效、低耗必不可少的條件和保證，而先進(jìn)的切削工具很大程度上又取決于刀具的材料技術(shù)。因此，刀具材料的開發(fā)、推廣和正確選用是推動(dòng)制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要?jiǎng)恿Γ彩翘岣弋a(chǎn)品質(zhì)量、降低加工成本和提高生產(chǎn)率的重要手段。一般來講，刀具的切削性能除了與刀具的材料直接相關(guān)外，還與刀具的幾何形狀和結(jié)構(gòu)相關(guān)。當(dāng)然，在這些因素中，刀具材料最為重要，它對刀具的耐用度、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本影響極大。因此，了解刀具材料的性能并正確選用是刀具設(shè)計(jì)和使用的重要內(nèi)容之一。刀具材料的種類較多，主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石和立方氮化硼等，我國目前應(yīng)用最多的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金，下面我們就較常用的硬質(zhì)合金刀具材料的成分、性能和應(yīng)用范圍作詳細(xì)介紹。
硬質(zhì)合金是由高硬度、難熔金屬化合物粉末（如WC、TiC、TaC、NbC等高溫碳化物）和金屬粘結(jié)劑（Co、Mo、Ni等）燒結(jié)而成的粉末冶金制品。由于硬質(zhì)合金成分中含有大量熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的碳化物，因此，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性都很高。硬質(zhì)合金的常溫硬度一般為89~93HRA,相當(dāng)于78~82HRC,允許的切削溫度高達(dá)800℃~1000℃，即使在540℃時(shí)其硬度仍保持在77~85HRA,相當(dāng)于高速鋼的常溫硬度。因此，硬質(zhì)合金的切削性能比高速鋼高得多，在相同耐用度情況下，硬質(zhì)合金允許的切削速度比高速鋼高4倍~10倍，切削速度可達(dá)100m/min以上，可以切削高速鋼刀具切削不了的各類難加工材料如淬硬鋼。但由于其抗彎強(qiáng)度較低（約為高速鋼的1/2~1/4）、沖擊韌性（約為高速鋼的（1/8~1/30）和工藝性差，因此，目前硬質(zhì)合金材料主要用于刃形簡單、無沖擊性的非斷續(xù)切削加工刀具制作中。
當(dāng)硬質(zhì)合金中碳化物含量較高時(shí)，硬度就高，但抗彎強(qiáng)度就相對較低；當(dāng)粘結(jié)劑含量較高時(shí)，則抗彎強(qiáng)度較高，硬度較低。
ISO將硬質(zhì)合金分為P、K和M三大類，該三大類硬質(zhì)合金的主要成分都是WC,故又統(tǒng)稱為WC基硬質(zhì)合金。
K類相當(dāng)于我國的鎢鈷類硬質(zhì)合金，代號為YG,主要由WC和Co組成。YG類硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性均較好，適合于脆性材料的加工，可用于鑄鐵、有色金屬及其合金和非金屬材料的加工。YG類硬質(zhì)合金隨含鈷量的增加，其硬度降低，而抗彎強(qiáng)度則增大，承受沖擊的能力增強(qiáng)，適合于粗加工。反之，則硬度、耐磨性和耐熱性增加，適合于精加工。
P類相當(dāng)于我國的鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金，代號為YT，其成分除了WC和Co外，還含有5%~30%的TiC?,?因TiC的硬度和熔點(diǎn)均高于WC，故此類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性均高于YG類，而抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性則略低。隨著TiC含量的增高，材料的硬度、耐熱性和耐磨性愈來愈好，而抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性則降低。YT類硬質(zhì)合金一般可以用于鋼料的高速切削。
M類相當(dāng)于我國的鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金，代號為YW類，它是在上述硬質(zhì)合金成分中加入一定含量的TaC或NbC以提高硬質(zhì)合金材料的高溫硬度、高溫強(qiáng)度和耐磨性。YW類的特點(diǎn)是：綜合性能好，適用范圍廣，可用于各類鑄鐵、鋼料、不銹鋼和高溫合金等的加工。
隨著各種超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金以及涂層硬質(zhì)合金材料的不斷涌現(xiàn)，硬質(zhì)合金材料的性能得到了極大地改善，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和耐磨性都得到了極大的提高，硬質(zhì)合金在復(fù)雜刀具領(lǐng)域也開始大量應(yīng)用，如鉆頭、鉸刀、絲錐、銑刀、滾刀和拉刀等都開始大量采用硬質(zhì)合金材料制造。隨著硬質(zhì)合金性能的不斷改善和刀具幾何參數(shù)的不斷優(yōu)化，硬質(zhì)合金的應(yīng)用將會(huì)更廣。
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