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硬质合金的性能特点

时间:2024-04-26 13:39:34 来源:admin 点击:0

由于硬质合金是以金属Co或Mo、Ni等为粘结相,以金属碳化物(WC、TiC、TaC和NbC等)为硬质相的粉末冶金合金材料,与高速钢相比,总体表现为强度、硬度和耐热性均高,韧性低的特点。具体如下:

1)硬度。硬质合金由于含有大量的硬质点金属碳化物,因此其硬度,特别是热硬性比高速钢要高,硬度越高,则耐磨性越好。硬质合金的硬度可达89~93HRA,远高于高速钢,在540℃时硬度仍可达82~89HRA。硬质合金的硬度与碳化物的性质、数量、粒度和金粘结相的含量有关,一般随着粘结相金属含量的增多,硬度降低。在粘结相金属含量一定的情况下,由于TiC的硬度高于WC的硬度因此YT类硬质合金的硬度高于YG类硬质合金。而添加了稀有金属碳化物的YW类硬质合金不仅可提高硬度,且可提高高温硬度。一般加入TaC的硬质合金硬度可提高40~100HV,而加入NbC硬度可提高70~150HV。

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2)强度。硬质合金的抗弯强度只相当于高速钢材料抗弯强度的1/3~1/2。硬质合金中Co含量越多,则合金的强度越高。含有TiC的合金比不含TiC的合金强度低,TiC的含量越多,则合金的强度越低。在钨钴钛类硬质合金中,添加TaC可提高抗弯强度。TaC的加入还可显著提高切削刃强度,增加TaC的含量可加强切削刃的抗碎裂和抗破损能力。一般合金中TaC的含量增加,疲劳强度也会增加。另外,硬质合金的抗压强度比高速钢材料高30%~50%。

3)韧性。硬质合金的韧性比高速钢低得多。含TiC合金的韧性比不含TiC的合金低,且TiC的含量增加,则韧性下降。添加适量TaC,在保证合金耐热性和耐磨性的同时,能使合金的韧性提高约10%。由于硬质合金的韧性比高速钢低,因此其不宜在强烈冲击和振动的情况下使用,特别是低速切削时,粘结和崩刃现象更为严重。

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4)热物理性能。硬质合金的导热性能优于高速钢,为高速钢的2~3倍。由于TiC的热导率低于WC,因此YT类硬质合金的导热性低于YG类合金,合金中TiC的含量越高,则导热性越低。

5)耐热性。硬质合金的耐热性比高速钢高得多,在800~1000℃时尚能进行切削。同时在高温下有良好的抗塑性变形能力。在硬质合金中添加TiC可提高其高温硬度。TiC的软化温度高于WC,因此YT类合金的硬度随着温度的上升而下降的幅度较YG类合金慢。TiC含量越多,含Co越少,则其下降幅度也越小。由于TaC的软化温度比TiC高,因此,在硬质合金中添加TaC和NbC可提高合金的高温硬度。

6)抗粘结性。硬质合金的粘结温度高于高速钢,因而有较高的抗粘结磨损能力。硬质合金中钴与钢的粘结温度大大低于WC与钢的粘结温度。当合金中钴含量增加时,粘结温度下降。TiC的粘结温度高于WC的,因此YT类合金的粘结温度高于YG类合金(大约高100℃)。用含有TiC的合金刀具切削时,在高温下形成TiO2可以减轻粘结效应。TaC和NbC与钢的粘结温度比TiC高,因此添加TaC和NbC的合金有更高的抗粘结能力。硬质合金成分中,不同碳化物与工件材料的亲和能力不同,TaC与工件材料的亲和能力是WC的几分之一到几十分之一。

7)化学稳定性。硬质合金的耐磨性与其工作温度下合金的物理及化学稳定性有密切的关系。硬质合金的氧化温度高于高速钢的氧化温度。TiC的氧化温度远远高于WC的氧化温度。因此高温下,YT类硬质合金的氧化增量低于YG类硬质合金,且TiC的含量越多,抗氧化能力也越强。TaC的氧化温度也高于WC,合金中含有TaC和NbC时也会提高其抗高温氧化能力。硬质合金中Co的含量增加时,氧化会更容易。

8)合金晶粒度。晶粒度的细化,可提高硬质合金的硬度和耐磨性。


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