离心铸造是指制造和测量用的标注角 度在实

　　硬质合金材料的特点_机械/仪表_工程科技_专业资料。硬质合金刀具材料性能和特点

　　硬质合金刀具材料特点 1 引言 科学技术的进步、新材料的开发以及高精度机械的发展，对刀具的性能提出了更高的要求。 特别是随着木材及建材加工的进一步高速化和高功效化， 要求刀具具有更高的耐用度， 否则 经常更换刀具会影响机器和设的生产效率。 因此， 一般的刀具难以符合机器和设的高生 产效率，因而，研究硬质合金刀具成为了必不可少的一环。 2 硬质合金的介绍 (1)硬质合金刀具的种类 按晶粒大小区分，硬质合金可分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金和超细晶粒硬质合金。按 主要化学成分区分， 硬质合金可分为碳化钨基硬质合金和碳化钛基硬质合金。 碳化钨基硬质 合金包括钨钴类（YG） 、钨钴钛类（YT）和添加稀有碳化类（YW）三类，它们各有优缺点， 主要成分为碳化钨（WC） 、碳化钛（Tic） 、碳化铌（NbC）等常用的金属粘接相是 Co。碳 化钛基硬质合金是以 Tic 为主要成分的硬质合金，常用的金属粘接相 Mo 和 Ni。 (2)硬质合金刀具的历史 刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前 28～前 20 世纪，就已出 现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术， 制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。 然而，刀具的快速发展是在 18 世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783 年，法 国的勒内首先制出铣刀。1792 年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明早 的文献记载是在 1822 年，但直到 1864 年才作为商品生产。 1923 年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进 10%～20%的钴做粘结剂，发明了碳化钨和 钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这是世界上人工制成的种硬质合金。用这种合金制成 的刀具切削钢材时，刀刃会很快磨损，甚至刃口崩裂。1929 年美国的施瓦茨科夫在原有成 分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物， 改善了刀具切削钢材的性能。 这是硬质 合金发展史上的又一成就。 近二十年来，涂层硬质合金也问世了。1969 年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具，刀具的基 体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金， 表面碳化钛涂层的厚度不过几微米， 但是与同牌号的 合金刀具相比，使用寿命延长了 3 倍，切削速度提高 25%～50%。20 世纪 70 年代已出现第 四代涂层工具，可用来切削很难加工的材料。 (3)硬质合金刀具的性能 硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，离心铸造特别是它 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。 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。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。 (4)硬质合金刀具的用途 硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、 汽缸衬里、精密轴承、喷嘴、五金模具（如拉丝模具、螺栓模具、螺母模具、以及各种紧固 件模具，硬质合金的优良性能逐步替代了以前的钢铁模具） 。 (5)硬质合金刀具的选择 在选择刀具的角度时， 需要考虑多种因素的影响， 如工件材料、 刀具材料、 加工性质(粗、 精加工)等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角 度在实际工作时，离心铸造 由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变， 实际工作的角度和标注 的角度有所不同， 但通常相差很小制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性， 必要 的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，离心铸造良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变 形。 通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高， 其抗弯强度和冲击韧性就越低。 高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性， 以及良好的可加 工性，现代仍是应用广的刀具材料，其次是硬质合金。 聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等； 聚晶金刚石适用于切削不含铁的 金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等 工具。 硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、 氮化钛、 氧化铝硬层或复 合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻 头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的 磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高 1～3 倍以上 由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来 越多，切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。 3 体会 随着科技的发展，这种各样的刀具越来越多，对硬质刀具的实用也越来越广泛，而对于硬质 刀具的研究上，也会越来越先进，在材料的选择，合金成为了主要的因素。刀具的发展方 向将是发展和应用新的刀具材料； 进一步发展刀具的气相沉积涂层技术， 在高韧性高强度的 基体上沉积更高硬度的涂层， 更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾； 进一步发展可转位 刀具的结构；提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现化。
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