硬质合金刀具的质量取决于哪些方面?

发布日期：2020-04-18 作者：admin 点击：

硬质合金刀具是使用比较广泛的一类高速加工(HSM)刀具材料，此类材料是通过粉末冶金工艺生产的，由硬质碳化物(通常为碳化钨WC)颗粒和质地较软的金属结合剂组成。为什么有如此之多的硬质合金牌号?硬质合金刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料?为了回答这些问题，首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。

硬质合金刀具

(一)硬度与韧性

WC-Co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。

如今，几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层，因此，基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上，正是WC-Co材料的高弹性系数(衡量刚度的指标，WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍)为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性，但也可以在生产硬质合金粉体时，通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。

因此，刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。

(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。不同的下游工艺条件和不同的最终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。

当碳化钨粉与金属结合剂两者混合碾磨从而生产出硬质合金粉料的时候，可以采用各种不同的组合方式。比较常用的钴含量一般是3%-25%(重量比)，如果是需要增强刀具抗腐蚀性的情况下，那么就要加入镍和铬。此外，还可以通过添加其他合金成分，进一步改良金属结合剂。例如，在WC-Co硬质合金中添加钌，可在不降低其硬度的前提下显著提高其韧性。增加结合剂的含量也可以提高硬质合金的韧性，但却会降低其硬度。