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【硬质合金牌号】硬质合金的组成和刀具性能,看了你就赚了!

一、硬质合金是怎样烧结而成的?

硬质合金是将这种或多种难熔金属的碳化物和粘接剂金属,用粉末冶金方法制成的金属材料。

二、硬质合金的基体由两部分组成

一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。

硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物,如碳化钨、碳化钛、碳化钽,它们的硬度很高,熔点都在2000℃以上,有的甚至超过4000℃。另外,过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性,也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。

粘结金属一般是铁族金属,常用的是钴和镍。

在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等,必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度,是指制造和测量用的标注角度在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变,实际工作的角度和标注的角度有所不同,但通常相差很小。

硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。

刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分,如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等;有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分,如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

三、主要生产国家

世界上有50多个国家生产硬质合金,总产量可达27000~28000t-,主要生产国有美国、俄罗斯、瑞典、中国、德国、日本、英国、法国等,世界硬质合金市场基本处于饱和状态,市场竞争十分激烈。中国硬质合金工业是50年代末期开始形成的,60~70年代中国硬质合金工业得到了迅速发展,90年代初中国硬质合金总生产能力达6000t,硬质合金总产量达5000t,仅次于俄罗斯和美国,居世界第3位。

四、硬质合金刀具材料在模具加工中的卓越性能

(1)可切削性恶化的原因

当前,对应于各种不同的使用目的,对模具材料的性能进行了最优化,其共同追求的性能特点是高硬度、高韧性、高耐蚀性、已加工表面光洁美观、质量优良等。为了满足这些特性要求,需要采取添加各种合金元素、控制材料结晶组织、清除杂质等措施。但是,从切削刀具的角度来看待这些性能改进,就会发现它给刀具带来了比切削抗力上升、因粘结导致刀尖损坏的危险性增大、易切削成分减少等难题。为了解决这些问题,就必须开发耐热性、抗粘结性等切削性能优异的刀具材料。

(2)模具材料变化带来的问题

近年来,随着模具材料的性能不断提高,模具的寿命不断延长,但同时模具材料的可加工性(切削和磨削)也越来越差。近年来,模具的加工方法发生了很大变化,正从机械加工→淬火→精加工的传统加工方式向直接切削加工淬硬材料的方式转变,从而减少了加工工序,降低了加工成本。对于SKD61等淬硬材料,直接切削加工不会出现太大问题;但对于近年来新开发的跨世纪的新型模具材料,则既无法提高切削条件,也难以保证刀具寿命。这是一个不能忽视的大问题。

合金型硬质合金牌号还能用于非金属切削类用途,主要用于制造耐磨零件。这些牌号的粒度通常为1.2-2μm,钴含量为7%-10%。在生产这些牌号时,通常会加入很大比例的回收原料,从而在耐磨零件的应用中获得较高的成本效益。耐磨零件需要具有很好的耐腐蚀性和较高的硬度,在生产此类牌号时,可以通过添加镍和碳化铬来获得这些性能。

为了满足刀具制造商在技术性和经济性上的双重要求,硬质合金粉料是关键要素。针对刀具制造商的加工设备和工艺参数而设计的粉料可确保成品工件的性能,并导致出现了数百种硬质合金牌号。硬质合金材料可循环利用的特点以及可直接与粉料提供商合作的能力,使刀具制造商能够有效控制其产品质量和材料成本。

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