常用硬質(zhì)合金刀具材料的選用分析

摘 要：硬質(zhì)合金是高硬度、難溶的金屬化合物（主要是WC、TiC等，又稱高溫碳化物）微米數(shù)量級(jí)的粉末，用Co、Mo、Ni等作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。與高速鋼相比，它具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性；與超硬材料相比，它具有較高的韌性。由于硬質(zhì)合金具有良好的綜合性能，因此在刀具行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)合金；性能；硬度；選用

硬質(zhì)合金是高硬度、難溶的金屬化合物（主要是WC、TiC等，又稱高溫碳化物）微米數(shù)量級(jí)的粉末，用Co、Mo、Ni等作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。允許切削溫度高達(dá)800～1000℃；切削中碳鋼，切削速度可達(dá)1.67m/min以上。目前雖然可供使用的品種很多，新型的刀具材料也不斷出現(xiàn)，但硬質(zhì)合金仍是最受歡迎的一種刀具材料。與高速鋼相比，它具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性；與超硬材料相比，它具有較高的韌性。由于硬質(zhì)合金具有良好的綜合性能，因此在刀具行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

文章結(jié)合硬質(zhì)合金的基本特性，對(duì)牌號(hào)的適當(dāng)選用等進(jìn)行了綜述，并舉例說(shuō)明。

1 常用硬質(zhì)合金材料的種類

常用的硬質(zhì)合金材料按其化學(xué)成分與使用性能分為三類：

第一類是WC-Co合金，即鎢鈷類，ISO標(biāo)準(zhǔn)以K表示，冶金部標(biāo)準(zhǔn)以YG表示。用數(shù)字代表鈷的含量，如YG6，表示含鈷6%，含WC94%。

第二類是WC-TiC-Co合金，即鎢鈷鈦類，ISO標(biāo)準(zhǔn)以P表示，冶金部標(biāo)準(zhǔn)以YT表示，用數(shù)字表示TiC的含量，如YT15，表示含TiC15%，其它WC和Co占85%。而TiC+WC+Ni+Mo合金為碳化鈦基類，ISO標(biāo)準(zhǔn)以P表示，冶金部標(biāo)準(zhǔn)以YN表示。

第三類是添加鉭（Ta）鈮（Nb）類，ISO標(biāo)準(zhǔn)以M表示，冶金部標(biāo)準(zhǔn)以YW表示。

2 硬質(zhì)合金刀具材料的選用分析

（1）WC-Co合金包括YG3X、YG3、YG6X、YG6、YG8、YG6A等，一般用于加工鑄鐵、有色金屬及其合金。在切削鑄鐵及其它脆性材料時(shí)，由于形成崩碎切屑，局部壓力很大，并具有一定的沖擊性。而WC-Co合金硬度低于WC-TiC-Co合金，抗彎強(qiáng)度高于WC-TiC-Co合金，韌性較好，高于WC-TiC-Co合金，導(dǎo)熱系數(shù)WC-TiC-Co合金，線膨脹系數(shù)小于WC-TiC-Co合金，焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的傾向性比WC-TiC-Co合金小，所以宜選用WC-Co合金。在WC-Co合金中，含Co量越低，它的硬度越低，耐磨性越差，切削速度越低，而抗彎強(qiáng)度越高，韌性越好，進(jìn)給量越大，因此在粗加工或有沖擊載荷時(shí)，宜選用含Co多的合金，如可選YG6、YG8；而精加工時(shí)，宜選用含Co少的合金，如可選YG3。若采用細(xì)晶粒合金，抗彎強(qiáng)度和耐磨性較高，韌性也有所改善，也用于精加工，如YG3X。

（2）WC-TiC-Co合金包括YT30、YT15、YT14、YT5等，一般用于高速切削鋼料。WC-TiC-Co合金雖抗彎強(qiáng)度不如WC-Co合金，但硬度高，耐磨性好，與鋼發(fā)生冷焊的溫度高于WC-Co合金。在WC-TiC-Co合金中，含TiC量越多，它的硬度越高，切削速度越高，而抗彎強(qiáng)度越低，韌性越差，進(jìn)給量越小，因此，在普通鋼料的粗加工或有斷續(xù)切削時(shí)，宜選用含TiC量低的合金，如可選用YT5；在鋼料如碳素鋼、淬硬鋼的精加工時(shí)，宜選用含TiC量高的合金，如可選用YT30；在碳素鋼、合金鋼連續(xù)切削的半精加工時(shí)，宜選用TiC量不高不低的合金，如可選用YT14、YT15。

（3）WC-Co合金及WC-TiC-Co合金各有特點(diǎn)，加工范圍均有限制，為提高合金綜合性能，在TiC含量小于10%的WC-TiC-Co合金中，添加少量的TaC（或NbC），可提高韌性和抗冷焊性，而耐磨性又優(yōu)于WC-TiC-Co合金，這種合金即可加工鑄鐵、有色金屬，又可加工碳素鋼、合金鋼，也適于加工高溫合金、不銹鋼等難加工材料，從而有“通用合金”之稱，如YW1、YW2。YW1的硬度、切削速度高于YW2，而抗彎強(qiáng)度、韌性及進(jìn)給量低于YW2，所以在粗加工和半精加工時(shí)，可選用YW2，在半精加工和精加工時(shí)，可選用YW1。

（4）鈦基硬質(zhì)合金（如TiC+WC+Ni+Mo），包括YN05、YN10、YN15等，主要適合高速精加工合金鋼、淬硬鋼等。傳統(tǒng)的K（YG）類、P（YT）類、M（YW）類硬質(zhì)合金，都屬于WC基合金。而鈦基硬質(zhì)合金不含或少含WC，與WC基合金相比，它的密度小，硬度較高，對(duì)鋼的摩擦因數(shù)較小，切削時(shí)抗粘結(jié)、抗擴(kuò)散磨損的能力較強(qiáng)，具有極好的耐磨性，但抗崩刃性稍差。鈦基硬質(zhì)合金的性能介于陶瓷和WC基硬質(zhì)合金之間，其切削速度可填補(bǔ)WC基硬質(zhì)合金和陶瓷材料之間的一段空白，可用于高速切削各類鋼材，尤其適于鋼材的精加工和半精加工。

3 常用舉例說(shuō)明

例1.車削鑄鐵

粗車：采用YG8；

不連續(xù)半精車及精車：采用YG8；

連續(xù)面半精車及精車：采用YG3X；

切斷及切槽：采用YG8。

例2.車削碳素鋼

粗車：采用YT5；

不連續(xù)半精車及精車：采用YT15；

連續(xù)面半精車及精車：采用YT30；

切斷及切槽：采用YT15。

例3.車削高溫合金鋼

粗車：采用YG8；

不連續(xù)半精車及精車：采用YG8；

連續(xù)面半精車及精車：采用YT14；

切斷及切槽：采用YG8。

例4.車削奧氏體不銹鋼

粗車：采用YG8；

連續(xù)面半精車及精車：采用YG6X；

切斷及切槽：采用YG6X。

例5.車削淬硬鋼

粗車：整體聚晶立方氮化硼

連續(xù)面半精車及精車：采用YN10；

連續(xù)面精車：采用YN05；

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們?cè)诩庸すぜ^(guò)程中，就可以根據(jù)加工方式、被加工材料和加工條件來(lái)合理選用硬質(zhì)合金刀片。合理選擇，既可以充分發(fā)揮刀具的使用性能達(dá)到使用效果，又可以節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

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