地球上钨的资源较为紧缺,而钛的储量相对较多(约为钨的1000倍),TiC(N)基硬质合金是以TiC代替WC为硬质相,以Ni、Mo等为粘结相制作的硬质合金,其中WC含量较少,其耐磨性优于WC基硬质合金,介于硬质合金和陶瓷之间,故亦称为金属陶瓷。Ni作为粘结相可提高合金的强度,Ni中添加Mo可改善液态金属对TiC的润湿性由于TiC(N)基硬质合金表现出优越的综合性能,同时又节约碳化钨基硬质合金中的W、Co等贵重稀有金属,因此从一开始就被认为是一种大有发展前途的刀具材料。自问世以来,便被世界各地主要硬质合金厂家所重视并迅速发展。
TiC(N)基硬质合金具有以下优点:
1)硬度一般高达90~95HRA,接近陶瓷刀具的硬度水平,抗弯强度比陶瓷刀具材料高,填补了WC基硬质合金与陶瓷刀具之间的空白。
2)耐磨性能与抗月牙洼磨损能力强,与工件材料的亲和力小,摩擦系数小,抗粘结性能强。
3)有较高的耐热性能与抗氧化能力,1000~1300℃高温下尚能够进行切削。
4)化学稳定性好,具有很好的切削加工性,刀具寿命高且允许应用于较高的切削速度(300~400m/min)。用于精车时的切削速度可比普通硬质合金提高20%~50%。
TiC基合金中加入TiN后,性能有了很大提高。添加TiN的合金不仅强度和韧性得到提高,抗塑性变形和抗崩刃性能也得到改善,而且高温强度和高温硬度、导热性和抗冲击性能都有提高,使TiC(N)基硬质合金不仅可用于钢料和铸铁的精加工,而且已成为粗加工、铣削等断续切削适宜的刀具材料。在低速切削、湿式切削、微量切削及要求表面粗糙度值很小的切削加工中,更显示出其优越性。
TiC(N)基硬质合金按其化学成分和性能的不同可以分为:成分为TiC-Ni-Mo的TiC 基硬质合金;添加 WC、TaC等碳化物和金属的强韧TiC基硬质合金;添加TiN的Ti(C,N)基硬质合金;以 TiN为主要成分的TiN基硬质合金等。下表所示为各种TiC(N)基硬质合金性能对比。