進(jìn)口硬質(zhì)合金鋼進(jìn)口鎢鋼耐熱性鎢鋼進(jìn)口鎢鋼壽命進(jìn)口鎢鋼的由來

硬質(zhì)合金

中文名稱：

硬質(zhì)合金

英文名稱：

hardmetal;cemented carbide

定義：

由作為主要組元的難熔金屬碳化物和起黏結(jié)相作用的金屬組成的燒結(jié)材料，具有高強(qiáng)度和高耐磨性。

所屬學(xué)科：

機(jī)械工程（一級學(xué)科）；機(jī)械工程(2)粉末冶金（二級學(xué)科）；粉末冶金材料與制品（三級學(xué)科）

本內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布

百科名片

由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。現(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。

名詞解釋

　　拼音：yìngzhìhéjīn

　　英文：cemented carbide

　　硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。

 　　ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔點(diǎn)特別高，統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來說明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。

 　　ⅣA、ⅤA、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中，由于碳原子半徑小，能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式，形成間充固溶體。在適當(dāng)條件下，這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素，直到達(dá)到飽和為止。因此，它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動（例如碳化鈦的組成就在TiC0.5～TiC之間變動），化學(xué)式不符合化合價規(guī)則。當(dāng)溶解的碳含量超過某個極限時（例如碳化鈦中Ti︰C＝1︰1），晶格型式將發(fā)生變化，使原金屬晶格轉(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格，這時的間充固溶體叫做間充化合物。

 　　金屬型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點(diǎn)都在3273K以上，其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K，是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)最高的。大多數(shù)碳化物的硬度很大，它們的顯微硬度大于1800kg•mm2（顯微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物，顯微硬度1800kg•mm2相當(dāng)于莫氏一金剛石一硬度9）。許多碳化物高溫下不易分解，抗氧化能力比其組分金屬強(qiáng)。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性最好，是一種非常重要的金屬型碳化物。然而，在氧化氣氛中，所有碳化物高溫下都容易被氧化，可以說這是碳化物的一大弱點(diǎn)。

 　　除碳原子外，氮原子、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空隙中，形成間充固溶體。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似，能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熔點(diǎn)高、硬度大，同時脆性也大。

 　　硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結(jié)金屬。

 　　硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物，如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭，它們的硬度很高，熔點(diǎn)都在2000℃以上，有的甚至超過4000℃。另外，過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性，也可以充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。

 　　粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬，常用的是鈷和鎳。

 　　制造硬質(zhì)合金時，選用的原料粉末粒度在1～2微米之間，且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進(jìn)行配料，加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨，使它們充分混合、粉碎，經(jīng)干燥、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑，再經(jīng)過干燥、過篩制得混合料。然后，把混合料制粒、壓型，加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)（1300～1500℃）的時候，硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金。經(jīng)過冷卻，硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里，彼此緊密地聯(lián)系在一起，形成一個牢固的整體。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越細(xì)，則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬決定，粘結(jié)金屬含量越高，抗彎強(qiáng)度越大。

 　　1923年，德國的施勒特爾往碳化鎢粉末中加進(jìn)10％～20％的鈷做粘結(jié)劑，發(fā)明了碳化鎢和鈷的新合金，硬度僅次于金剛石，這是世界上人工制成的第一種硬質(zhì)合金。用這種合金制成的刀具切削鋼材時，刀刃會很快磨損，甚至刃口崩裂。1929年美國的施瓦茨科夫在原有成分中加進(jìn)了一定量的碳化鎢和碳化鈦的復(fù)式碳化物，改善了刀具切削鋼材的性能。這是硬質(zhì)合金發(fā)展史上的又一成就。

 　　硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。現(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。

 　　硬質(zhì)合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等。

 　　近二十年來，涂層硬質(zhì)合金也問世了。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具，刀具的基體是鎢鈦鈷硬質(zhì)合金或鎢鈷硬質(zhì)合金，表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米，但是與同牌號的合金刀具相比，使用壽命延長了3倍，切削速度提高25％～50％。20世紀(jì)70年代已出現(xiàn)第四代涂層工具，可用來切削很難加工的材料。

 　　硬質(zhì)合金是怎樣燒結(jié)而成的？

 　　答硬質(zhì)合金是將這種或多種難熔金屬的碳化物和粘接劑金屬，用粉末冶金方法制成的金屬材料。

主要生產(chǎn)國家

　　世界上有50多個國家生產(chǎn)硬質(zhì)合金，總產(chǎn)量可達(dá)27000～28000t-，主要生產(chǎn)國有美國、俄羅斯、瑞典、中國、德國、日本、英國、法國等，世界硬質(zhì)合金市場基本處于飽和狀態(tài)，市場競爭十分激烈。中國硬質(zhì)合金工業(yè)是50年代末期開始形成的，60～70年代中國硬質(zhì)合金工業(yè)得到了迅速發(fā)展，90年代初中國硬質(zhì)合金總生產(chǎn)能力達(dá)6000t，硬質(zhì)合金總產(chǎn)量達(dá)5000t，僅次于俄羅斯和美國，居世界第3位。

分類與牌號

　　 ①鎢鈷類硬質(zhì)合金

 　　主要成分是碳化鎢（WC）和粘結(jié)劑鈷（Co）。

 　　其牌號是由“YG”（“硬、鈷”兩字漢語拼音字首）和平均含鈷量的百分?jǐn)?shù)組成。

 　　例如，YG8，表示平均WCo＝8％，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。 　　

②鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金

 　　主要成分是碳化鎢、碳化鈦（TiC）及鈷。

 　　其牌號由“YT”（“硬、鈦”兩字漢語拼音字首）和碳化鈦平均含量組成。

 　　例如，YT15，表示平均WTi＝15％，其余為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。 　　

③鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金

 　　主要成分是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（或碳化鈮）及鈷。這類硬質(zhì)合金又稱通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金。

 　　其牌號由“YW”（“硬”、“萬”兩字漢語拼音字首）加順序號組成，如 YW1。

性能特點(diǎn)

     硬度高（86～93HRA，相當(dāng)于69～81HRC）；

     熱硬性好（可達(dá)900～1000℃，保持60HRC）；

 　　耐磨性好。

 　　硬質(zhì)合金刀具比高速鋼切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍。制造模具、量具，壽命比合金工具鋼高 20～150倍。可切削50HRC左右的硬質(zhì)材料。

 　　但硬質(zhì)合金脆性大，不能進(jìn)行切削加工，難以制成形狀復(fù)雜的整體刀具，因而常制成不同形狀的刀片，采用焊接、粘接、機(jī)械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用，相關(guān)人才較多集中在鋼鐵英才網(wǎng)。

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