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    碳化钨(WC)基硬质合金的性能

    时间:2015-07-11 17:34:29来源:本站人气:1139


        (1)硬度  切削用YG类硬质合金的硬度一般为88~91.5HRA,YT类硬质合金的硬度为89~92.5HRA。

        硬质合金中的黏结剂钴(Co)的含量越多,即硬质相碳化物的含量越少时,则合金的硬度越低。如YG(含WC 97%,Co 3%)的硬度为91HRA;YG6(含WC 94%,Co 6%)的硬度为89.5HRA;YG8(含WC 92%,Co 8%)的硬度为89HRA。

        在WC—Co硬质合金中加入TiC、TaC或NbC可提高硬质合金的硬度。加人TiC、TaC或NbC的含量增加,硬质合金硬度增加。在YT类硬质合金中加入了TiC,所以,YT类比YG硬质合金硬度高,硬质合金中碳化物的晶粒大小对硬度也有影响,细晶粒与超细晶粒的硬质合金的硬度高于粗晶粒、中晶粒的硬质合金。硬度高的硬质合金的耐磨性也增高。

        (2)强度  由于刀具在切削时受弯曲应力的作用,因此,一般用抗弯强度来表示刀具材料的强度特征。硬质合金的抗弯强度比普通高速钢低一半左右。即使抗弯强度较高的YG8合金的抗弯强度也仅有1500MPa。钴在硬质合金中含量增加,抗弯强度增加,碳化钛(TiC)增加,抗弯强度则降低。在WC—TiC—Co类硬质合金中加入TaC可提高其抗弯强度及高温强度。

        硬质合金的抗弯强度虽然较低,但抗压强度却很高,为3500~5600MPa。

        (3)韧性硬质合金的韧性比高速钢低得多,性能较好的YG8合金的冲击韧性仅为30~40kJ/m2。硬质合金中含钴量增加,冲击韧性略有提高。粗晶粒的硬质合金的韧性优于细晶粒的硬质合金,高20%~30%。含TiC的WC—TiC—Co合金的韧性比不含TiC的WC—Co合金还要低,TiC由6%增加至10%时,冲击韧性会显著降低。但在WC—TiC—Co合金中加入适量TaC,在保证合金的耐磨性与耐热性的同时,可提高冲击韧性10%。在低速切削与强烈冲击和振动情况下,硬质合金刀片易产生断裂和崩刃。硬质合金的冲击韧性日益引起人们关注。

        (4)导热性YG类硬质合金的热导率为75.4~87.9w/(m·K),由于TiC的热导率低于WC,故YT类合金因加有TiC,YT类合金的热导率不及YG6的一半。TiC含量越多,导热性越差,故YT30的热导率仅为YT5的1/3。

        (5)黏结性切削时刀具材料的微粒?;嵊肭行蓟蚬ぜ牧喜そ岵⒈磺行蓟蚬ぜ?。刀具材料与工件材料或切屑产生黏结,温度越低,两者越易产生黏结,刀具材料的抗黏结能力就越差。

        钴(Co)的黏结温度在550℃左右,低于WC。硬质合金中Co的含量增加,黏结温度下降。TiC的黏结温度为1120℃,高于WC。因此,YT类硬质合金的黏结温度高于YG类。TaC的黏结温度为1200℃,NbC为1250℃,均高于TiC与WC,故添加TaC和NbC的合金有更好的抗黏结能力。硬质合金中的TiC与工件材料的亲和力是WC与工件材料的亲和力的几十分之一到几分之一。因此,硬质合金中加入TiC和TaC可以大大减少黏结磨损。

        (6)耐热性  硬质合金在800  1000℃时尚能进行切削,在合金中添加TiC可提高其高温硬度,在850℃时YTl5的硬度为620HV,而YG8约为HV560。YT类与YG类硬质合金其硬度均随温度升高而下降。含钴量越多,高温硬度下降也越多。在800。C时YG2的硬度为常温的51%,而YG8的高温硬度仅为常温硬度的41%。在YT类合金中,含钴量越多,含TiC越少,高温硬度下降的幅度也越大,但YT类合金较YG类合金下降幅度要低。

         刀具材料在高温下会发生软化,材料的软化温度约是其熔点的0.47倍,大多数材料在高于这一温度后,就会失去力学性能。在硬质合金(WC-TiC—Co)加入TaC或NbC,可提高高温硬度50~100HV,加入TaC较NbC效果显著。

        (7)化学稳定性  刀具材料与工件材料的相互化学反应能力及化学稳定性对刀具的耐磨性有重要影响。刀具材料抗氧化磨损能力取决于材料在不同温度下的氧化程度。刀具材料与工件材料的相互化学作用,可有三种情况:①WC分解成W和C,C再扩散到初切削的铁中,同时游离W失掉;②碳化物的氧化;③碳化物在铁基体中溶解,在1250℃时,有7%的WC溶解在铁中,在高温时,刀具材料与工件材料的分子会产生相互扩散。在硬质合金中加入TaC或NbC后,形成(W,Ti,Ta,Nb)C固溶体,更不易扩散,含有TaC与NbC的硬质合金的抗扩散能力更强。

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