規(guī)格:齊全
所屬類型:其它原材料
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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(lái)說(shuō)明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)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,能填充于金屬品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(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(guò)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)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(zhì)合金和硬質(zhì)化合物,顯微硬度1800kg·mm2相當(dāng)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?gòu)?qiáng)。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性好,是一種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(shuō)這是碳化物的一大弱點(diǎn)。
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(guò)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2000℃以上,有的甚至超過(guò)4000℃。另外,過(guò)渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性,也可以充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。
粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬,常用的是鈷和鎳。
1923年,德國(guó)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(guó)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(lái)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。
硬質(zhì)合金還可用來(lái)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、五金模具(如拉絲模具、螺栓模具、螺母模具、以及各種緊固件模具,硬質(zhì)合金的優(yōu)良性能逐步替代了以前的鋼鐵模具)。
近二十年來(lái),涂層硬質(zhì)合金也問(wèn)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(guò)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(lái)切削很難加工的材料。
硬質(zhì)合金是怎樣燒結(jié)而成的?
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。
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(yǔ)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。
一般鎢鈷類合金主要實(shí)用于:硬質(zhì)合金刀具,模具,以及地礦類產(chǎn)品.
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(yǔ)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)合金或硬質(zhì)合金。
其牌號(hào)由“YW”(“硬”、“萬(wàn)”兩字漢語(yǔ)拼音字首)加順序號(hào)組成,如 YW1。
硬度高(86~93HRA,相當(dāng)于69~81HRC);
熱硬性好(可達(dá)900~1000℃,保持60HRC);
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。
硬質(zhì)合金燒結(jié)成型就是將粉末壓制成坯料,再進(jìn)燒結(jié)爐加熱到一定溫度(燒結(jié)溫度),并保持一定的時(shí)間(保溫時(shí)間),然后冷卻下來(lái),從而得到所需性能的硬質(zhì)合金材料。
硬質(zhì)合金燒結(jié)過(guò)程可以分為四個(gè)基本階段:
1:脫除成形劑及預(yù)燒階段,在這個(gè)階段燒結(jié)體發(fā)生如下變化:
成型劑的脫除,燒結(jié)初期隨著溫度的升高,成型劑逐漸分解或汽化,排除出燒結(jié)體,與此同時(shí),成型劑或多或少給燒結(jié)體增碳,增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結(jié)工藝的不同而改變。
粉末表面氧化物被還原,在燒結(jié)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(jié)時(shí),碳氧反應(yīng)還不強(qiáng)烈。粉末顆粒間的接觸應(yīng)力逐漸消除,粘結(jié)金屬粉末開(kāi)始產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶,表面擴(kuò)散開(kāi)始發(fā)生,壓塊強(qiáng)度有所提高。
2:固相燒結(jié)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(jìn)行上一階段所發(fā)生的過(guò)程外,固相反應(yīng)和擴(kuò)散加劇,塑性流動(dòng)增強(qiáng),燒結(jié)體出現(xiàn)明顯的收縮。
3:液相燒結(jié)階段(共晶溫度--燒結(jié)溫度)
當(dāng)燒結(jié)體出現(xiàn)液相以后,收縮很快完成,接著產(chǎn)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變,形成合金的基本組織和結(jié)構(gòu)。
4:冷卻階段(燒結(jié)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(chǎn)生某些變化,可以利用這一特點(diǎn),對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行熱處理以提高其物理機(jī)械性能。 詳情請(qǐng)來(lái)電咨詢,我們將為您提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)!
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