影响硬质合金刀具质量的主要因素概述

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  利用碳化钨的高硬度,并改善其韧性,人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起,从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度 硬质合金刀具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。其采用的材料硬质合金广泛用作刀具材料,如车刀铣刀、刨刀、钻头镗刀等,用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材,也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。

  影响硬质合金刀具特性和应用的要素,其中的一些要素包括:

  (1)具有挑战性的工件材料。包括替代金属的材料和难加工合金材料。其中有些材料的可加工性还不到钢的1/4,并且有些材料的价格可高达每磅数百美元。

  (2)日益复杂的工件几何形状。例如,薄壁工件和复杂形状的航空零部件。

  (3)大型尺寸工件。尤其是对涡轮机和各种重型机械零件的需求日益增大。这些工件很高的每件成本对硬质合金刀具加工提出了很高要求。

  (4)日益特殊的质量和性能要求。例如,对被加工零件表面抗疲劳强度的要求。

  硬质合金刀具质量的取决因素分析:

  (一)硬度与韧性

  硬质合金刀具在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨(WC)本身具有很高的硬度(超过刚玉或氧化铝),而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是,它缺乏足够的韧性,而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度,并改善其韧性,人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起,从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度,同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外,它还能承受高速加工所产生的切削高温。

  因此,硬质合金刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于起初的制粉工艺。

  (二)硬质合金刀具制粉工艺

  碳化钨粉是通过对钨(W)粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性(尤其是其粒度)主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要,碳含量必须保持恒定(接近重量比为6.13%的理论配比值)。为了通过后续工序来控制粉体粒度,可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。硬质合金刀具不同的工艺条件和不同的加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合,通过这些组合的变化,可以产生各种不同的碳化钨粉。

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