塑性成形模具用硬質合金的研究進展

0 引言

塑性成形是指在外力作用下，使金屬產生塑性變形而獲得所需要的形狀尺寸和組織性能的加工技術。相對于金屬鑄造、焊接、切削等加工方法，塑性成形的材料利用率高、成形的產品尺寸精度高、表面質量好，適用于大批量自動化連續生產，并且能在加工過程中改善金屬的組織和性能，是金屬加工中不可替代的方法。據調研，90%以上的鋼材和70%以上的有色金屬需要經過塑性成形加工成各種原材料，再由模具進一步制備成所需的零件，這些零件廣泛應用于汽車制造、航空航天、國防軍工、民用五金和家用電器等領域。

在塑性成形加工過程中，塑性成形模具的精度影響產品精度，其使用壽命和質量關系生產的經濟效益，因此，改善塑性成形模具的性能、延長其使用壽命、控制其制造成本，一直是相關企業和研究工作者關注的重點和熱點，而塑性成形模具材料的選擇和研發是這個過程中重要的一環。

目前常用于制備塑性成形模具的材料主要有碳素鋼、合金工模具鋼、高碳高鉻工模具鋼、高速鋼等

。不過隨著對產品質量和產量要求的提高，這些材料的力學和物理性能不能滿足某些服役條件苛刻的加工制造業對模具使用壽命和精度的需求，因此各種新型模具材料不斷涌現，其中硬質合金是新型模具材料中一種性能優異的高端復合材料。

現階段的企業競爭是人、錢、物、信息、時間的綜合競爭，尤其以時間為競爭的核心。豐田公司很早就意識到了這點，并將時間要素統籌考慮進生產系統中。在豐田公司，生產時間的范圍相對較寬，從取得材料到制成產品，再到獲得現金收益，不僅包括加工產品的時間，而且包括產品停滯的時間，如產品在各個生產環節的停頓以及庫存時間。

硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物（如碳化鎢、碳化鈦等）和粘結相（如鈷、鐵等）通過粉末冶金工藝加工而成的一種復合材料，擁有高硬度、高強度、高紅硬性、耐磨、耐腐蝕等優異性能，能滿足部分高端塑性成形模具的材料需求，因此硬質合金在模具制造行業擁有廣闊的適用范圍和發展前景。不過，鑒于硬質合金在模具制備中的應用情況論述較少，以下將介紹硬質合金在塑性成形模具中應用的種類、牌號和選取原則，并闡述硬質合金模具的制備、加工方法。

1 硬質合金在塑性成形模具中的應用

表1所示是幾種常用牌號的硬質合金和傳統模具鋼的性能參數

，表1中參數是某種特定工藝下的參數，在具體使用中還要根據制備工藝及后續處理確定其性能是否滿足生產的需要。不過從表1中可看出硬質合金的硬度高于模具鋼，而沖擊韌性較差，并且隨Co含量降低的規律更加顯著。

除鈷基硬質合金外，鋼結硬質合金也得到了一定的應用。鋼結硬質合金使用鋼代替傳統的鈷作為粘結相，使用難熔金屬碳化物作為硬質相。因此，除具有良好的硬度和耐磨性，鋼結硬質合金還繼承了鋼基體的可加工性和可熱處理性，是介于傳統硬質合金和工模具鋼之間的新型工模具材料。國內鋼結硬質合金主要分為WC 型和TiC 型，其中WC 型鋼結硬質合金的研究和發展相對比較全面，而TiC 型鋼結硬質合金起步較晚，與國際水平有較大差距

。

現階段模具中最常用的硬質合金是鈷基硬質合金，其國標牌號有鎢鈷類、鎢鈦鈷類、鎢鈦鉭（鈮）類等。其中鎢鈷類硬質合金是使用最廣泛、商業化最成熟的硬質合金，其主要成分為碳化鎢（WC）和鈷（Co），牌號用代號YG 后加鈷含量的百分值表示；鎢鈦鈷類硬質合金則是在鎢鈷類基礎上加入碳化鈦（TiC），其硬度較鎢鈷類硬質合金更高，不過韌性也更差

，其牌號用代號YT 后加碳化鈦含量的百分值表示；鎢鈦鉭（鈮）類硬質合金又稱為萬能硬質合金，其硬度、強度都高于其他硬質合金

，不過成分除WC、TiC、Co 外還要加入碳化鉭（TaC）或碳化鈮（NbC）等稀土元素碳化物，因此價格昂貴，適用場合較少，其牌號用代號YW后加序號表示。

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除性能差別外，相對于模具鋼，硬質合金制備生產難度較大、零部件單價成本較高。1 副硬質合金模具的平均制造費用約為普通鋼制模具的2～4倍，因此若在小批量、形狀簡單、負荷較輕的模具中使用會導致成形零件的生產成本過高，但硬質合金模具的使用壽命能達到普通鋼制模具的20～40 倍，傳統模具鋼的5～10倍，單次刃磨壽命是普通鋼制模具的10～30 倍，可有效減少修模次數，提高生產效率，因此在生產批量大、成形精度要求高的零件時使用硬質合金制作的模具，反而能夠降低單個成形零件的平均加工成本。在塑性成形模具中，沖模和擠壓模常用來進行連續大批量的生產，并且對模具零件硬度要求較高，因此以下主要介紹這2 種模具中硬質合金的應用情況和性能優勢。

圖2 所示是1 副硬質合金擠壓模的凸模、凸凹模、凹模鑲件和預應力圈四部分，其中凸模和凸凹模徑向尺寸小，整體采用硬質合金制備，而擠壓模的凹模采用硬質合金鑲件和合金鋼預應力圈鑲嵌的方式，這種方法在許多模具設計中都有使用

。使用預應力圈可以分擔硬質合金鑲件所承受的拉應力，彌補硬質合金抗拉強度低

、韌性差的不足，提高模具的整體強度，還能降低模具制造成本。另外在實際生產中還發現，硬質合金的熱膨脹系數低，不會由于冷擠壓過程中的冷熱交變及預應力圈而頻繁產生內部應力，使鑲件與預應力圈之間配合更默契。

1.1 硬質合金在沖模中的應用

沖壓是靠壓力機與模具對板材、帶材、管材和型材等坯料施加外力，使之分離或產生塑性變形，以獲得所需形狀和尺寸的零件的加工方法。沖壓加工以其所生產零件的高復雜程度、高重復精度和其高生產效率廣泛應用于各行各業。

沖模中諸如級進模、高速沖模等用于大批量生產的模具在生產中承受長期高頻率的沖擊力、剪切力和摩擦力的作用，因此為保證所生產零件的尺寸和形狀精度以及模具的使用壽命，需要使用高硬度、高強度以及具有良好抗疲勞性和抗粘咬性的材料制備此類模具

，硬質合金是很適用的材料之一。沖壓加工根據加工特點可分為分離工序和成形工序，分離工序中模具負責使坯料割裂產生分離，成形工序中模具則使坯料產生塑性變形而具有一定形狀與尺寸，2 種模具的力學作用和工作環境不同，因此選擇材料原則不同。

1.1.1 硬質合金在分離工序模具中的應用

在分離工序中所用的模具稱為沖裁模。沖裁模對凸、凹模的硬度要求較高，尤其是精密沖裁，原因在于沖裁模制備的零件要求斷面整齊，盡可能減少毛刺和變形，因此要求沖裁模的凸、凹模配合間隙小，若模具材料硬度低，則沖裁過程中在較大的局部應力作用下，凸、凹模的刃口處易產生變形而撞模導致模具報廢，或刃口磨損嚴重而縮短模具使用壽命，需要頻繁修模導致生產效率低。因此，使用高硬度和高耐磨性的材料（如硬質合金）制備沖裁模，能延長模具的使用壽命。據統計，硬質合金沖裁模的使用壽命是模具鋼制沖裁模的20～50 倍，單次刃磨壽命可達上百萬沖次

。

1.2.1 硬質合金在冷擠壓模中的應用

另外，在進行硬質合金沖裁模工藝設計時要注意：硬質合金因受力產生的變形小、遲滯較低，只有鋼的1/18～1/20，且疲勞強度較高，因此可以適當提高硬質合金沖裁模的沖裁效率。硬質合金對應力的敏感性較高，在分離工序中，并不適用于制備切邊模，在形狀復雜的落料模和沖孔模中使用時，也要適當選擇鈷含量較高、韌性較高的硬質合金以避免崩刃而提前失效

。在不同工況的沖模中推薦使用的硬質合金牌號

如表2所示，如簡單輪廓的沖孔?；蚝行渭淞夏２捎肶G15、YG11分別制備凸、凹模，同樣材料和厚度的復雜輪廓的落料模中則應使用鈷含量高一些的硬質合金，如YG20、YG15。

1.1.2 硬質合金在成形工序模具中的應用

構建隨機學習博弈(Stochastic Learning Game,SLG)，擴展純策略博弈Γ={V,A,In,un}為混合策略博弈?！?{V,P,In,un}，其中P=(p1,p2,…,pN)為系統混合策略選擇概率規劃，cM,1qL}包含M×L元素，其中表示用戶n選擇策略行為an=(c,q)概率，且滿足及和分別為用戶n選擇信道c和使用功率等級q的概率，博弈過程中用戶依概率進行策略選擇，直至算法收斂，偽代碼如算法1所示.

與分離工序相比，成形工序加工的零件要求其形狀尺寸在允許公差內，表面粗糙度低，因此為保證成形效率和模具的使用壽命，除對模具材料的力學性能有要求外，還對其物理性能提出一定要求。

成形工序的模具根據加工零件的形狀特征可分為拉深模、彎曲模、翻邊模等。拉深模和翻邊模要求成形零件與模具零件的摩擦小，以降低能耗和保證成形過程的順利進行。硬質合金的拋光性優良、摩擦系數較低和金屬的粘附性低，能有效降低模具零件與成形零件之間的摩擦。因此，使用硬質合金作為拉深模和彎曲模材料時，能夠減少30%左右的能量消耗

，并延長模具的使用壽命。經試驗，在拉深不銹鋼金屬時，使用Cr12 合金工模具鋼作為拉深模材料時，平均每生產200 件零件必須拋光一次，否則易產生黏著而使零件報廢，而使用YG6 硬質合金則平均生產600 件修一次模即可，若是在YG6 中添加六方BN 制備成自潤滑硬質合金，減小Co 相磨損，則一次修模可平均生產1 600 件零件

。相比于拉深模和翻邊模，彎曲模則要求模具材料硬度高、彈性模量高、不易因受力變形，以保證加工零件的形狀精度，硬質合金也具有這些特點

。

溫擠壓坯料溫度在200～800 ℃，熱擠壓坯料溫度在500～1 100 ℃，這2種擠壓模在與坯料接觸時快速升溫，與零件分離時又快速冷卻的過程中，承受高溫、冷熱交變和溫度不均的影響，因此要求材料有較好的熱穩定性，即高紅硬性、良好的高溫組織穩定性以及高溫抗氧化性。而硬質合金能滿足上述要求，硬質合金在800 ℃以下時其物理性能，如抗氧化性、抗腐蝕性幾乎不隨溫度改變，力學性能略有下降，但也高于傳統高溫模具鋼

。因此，在溫擠壓模和熱擠壓模中使用硬質合金能夠從一定程度上解決溫、熱擠壓模使用壽命短的情況。據調研，氣門頂桿熱擠壓模采用W18Cr4V 高速鋼的使用壽命僅500 件左右，而采用GW1 鋼結硬質合金的使用壽命可達1 000 件以上，采用美國D43 的壽命可達4 000件以上

；采用RW40鋼結硬質合金，經熱處理后再進行滲硼處理能使使用壽命相對于傳統模具鋼提高10～15 倍

；使用DT 系列鋼結硬質合金經鍛造和熱處理后代替熔煉鋼作為模具材料的擠壓鋼球，可將模具使用壽命提高近20倍

。

另外由于硬質合金的熱膨脹系數較小，有利于提高生產零件的尺寸和形狀精度，但由于鎢鈷類硬質合金對于應力集中比較敏感，并不適合擠壓形狀復雜的產品，而在各種標準件，簡單形狀型材等產品制備中使用較多，如在鋁管型材溫擠壓模中常用的硬質合金為鎢鈷類硬質合金，YG8 可以用在圓鋁管擠壓模中，工作溫度在500 ℃左右，其使用壽命內可加工11 000～23 000 kg 鋁管

；YG15、YG20 常用在擠壓平行流鋁扁管的硬質合金鑲嵌擠壓模

。

1.2 硬質合金在擠壓模中的應用

擠壓成形是指對坯料加壓，使之產生塑性流動，獲得相應模具的型孔或凸、凹模形狀零件的一種壓力加工方法。這種加工方法材料利用率高，能改善材料的組織和力學性能，操作簡單、生產率高，可用來制作長桿、管材、深孔、薄壁、異形斷面零件，是重要的少、無切削加工工藝。

相對于沖壓成形，擠壓成形中坯料和模具零件之間作用時間更長，程度更加劇烈，因此對模具材料要求更高。擠壓模中凸模受沖擊力較大，要求凸模不易脆性折斷與變形，即要求凸模材料抗沖擊韌性、抗壓強度較高，而凹模需長時間承受劇烈摩擦力作用，因此要求凹模的耐磨性極佳，即要求凹模材料硬度較高、拋光性和潤滑性較好等。除上述要求外，不同場景下還有其特殊的需求，因此可將擠壓加工按坯料溫度分為三類：坯料為常溫的稱為冷擠壓；坯料處于再結晶溫度以上的稱為熱擠壓；溫度在二者之間的稱為溫擠壓。

滿載工況時，在驅動裝置以內膠帶最大動張力為3 kN(忽略兩驅動滾筒中間的膠帶、托輥和改向滾筒的質量)，在驅動裝置以外膠帶最大動張力為6.14 kN。空載工況時，機頭膠帶最大動張力為16.4 kN，機尾膠帶最大動張力為10.3 kN。

除硬度要求外，沖裁模中凸、凹模在工作時還要承受強烈的剪切力、摩擦力和一定的沖擊力，因此對材料的抗壓強度和抗沖擊韌性也有一定的要求。而硬質合金的抗沖擊韌性較差，為防止硬質合金沖裁模過早失效，沖裁模一般根據沖擊韌性的需求選擇合適牌號的硬質合金。在沖裁加工中，通常根據板厚將坯料分為薄板和厚板（由于不同坯料材質的強度不同，區分薄、厚板的臨界尺寸也不同，常用的標準：在沖壓鋼板時，將厚度<4 mm的鋼板稱之為薄板，其余為厚板），薄板沖裁中板材以剪切斷裂為主，模具主要受軸向應力作用，模具所受沖擊力較小，因此可以選用低鈷、細晶粒度的的硬質合金，這樣凸、凹模硬度更高，耐磨性更好，模具使用壽命更長。常用牌號有：YG8、YG8X（X 表示細晶粒）、YG11 等。而在厚板沖裁中，由于板厚增加，凸、凹模間隙增加，沖裁過程中板材會產生較大撕裂帶，凸、凹模刃口處會受到較大徑向應力，板厚增加也會致使沖擊力增大，為避免模具產生裂紋提前失效，需選用韌性更好的高鈷含量、粗晶粒度的硬質合金，如YG15、YG15C（C 表示粗晶粒）、YG18C、YG20、YG25等。

冷擠壓加工會使坯料在室溫下產生劇烈變形，使其產生加工硬化，提高最終零件的硬度和強度，且零件的表面質量好，又能精確加工帶有異形截面、內齒及盲孔等其他方式難以加工的形狀特征零件，因此適用范圍廣，常用來生產螺栓等各種緊固件、汽車零件等。

在冷擠壓模中，坯料在室溫下塑性較差，因此抵抗力較大，模具需承受較大的應力作用。其中，凸模在擠壓過程中承受沖擊力和壓力，在回程時又轉變成軸向拉力，這種拉、壓應力交變過程對模具的疲勞強度、沖擊韌性提出更高要求；此外，凸模工作時還要承受不同程度的偏心負荷

，因而受到偏心應力作用，再加上擠壓過程中的熱效應以及模具零件與坯料的摩擦作用，使凸模工作時升溫，回程時又會降溫，因此凸模還承受頻繁的冷熱應力作用

。綜上所述，要求凸模材料具備較好的沖擊韌性、抗彎強度、抗壓強度、抗疲勞性能和熱穩定性，因此冷擠壓凸模一般使用鈷含量高的鎢鈷類硬質合金，如YG15、YG20、YG20C、YG25等。

和凸模相比，冷擠壓凹模所受的沖擊力較小，但是要承受劇烈的摩擦力和較大的徑向拉應力作用。因此，應該選擇硬度較高的硬質合金，如鎢鈷類的低鈷細晶粒的牌號，如YG8、YG10、YG15X 等，或選用硬度高于鎢鈷類的鎢鈦鈷類（YT）硬質合金，如YT15等。不過這2種硬質合金的韌性差，對應力的敏感性高，因此并不適合成形復雜零件。在這類情況中可以使用抗彎強度更高和韌性更好的鋼結硬質合金，如在冷擠壓花鍵軸時，由于內部會受到700 N/mm

的平均擠壓力，并且在齒鍵處應力集中嚴重，使用傳統材料Cr12MoV 制作凹模模芯時會由于耐磨性不夠而磨損失效，平均壽命為5 000～10 000件，使用鎢鈷類硬質合金制作凹模，其使用壽命小于設計要求，而采用GT35 鋼結硬質合金熱處理后制作凹模模芯可將使用壽命延長至50 000 件以上，可滿足生產設計的要求且具有較大的商業價值

。

從字面意思來看，所謂輕罪，無疑就是指較輕的犯罪；而重罪，則就是指較重的或嚴重的犯罪。但是，由于犯罪的輕重是一個包含價值判斷的問題，每個人的認識和感受并不完全相同，因此，對于輕罪與重罪的劃分標準，便會形成不同的見解。當前，學界在輕罪與重罪的劃分標準上主要有下述三種觀點：

1.2.2 硬質合金在溫擠壓模和熱擠壓模中的應用

與冷擠壓相比，在溫擠壓和熱擠壓成形過程中，會對坯料進行加熱以提高坯料塑性，減小坯料的變形抗力，能夠加工強度更高、尺寸更大的零件，或減少擠壓工步數來降低連續生產成本，減少加工時間，提高產量。溫擠壓模和熱擠壓模的工作部件受力較小，不過由于溫度升高，會對材料性能產生影響，對模具材料也提出了新的要求。

·北方異族入侵，時任盟主謝星連發五枚白羽，召集群雄抵御外虜。經此一役后，江湖盟中人半數犧牲，此事亦是江湖盟前期與后期的分界點。

成形模具制備中使用廣泛的硬質合金為鎢鈷類硬質合金，常用的國標牌號有YG8、YG11、YG15、YG20、YG25、YG30 等。如表2 中推薦的牌號所示，在拉深模，尤其是深筒件拉深模中，由于模具零件與坯料間有較大摩擦，會選擇鈷含量低的牌號以擁有高硬度和高耐磨性，如可以選擇YG8 或YG11；而在彎曲模中，模具所受沖擊力較大，因此推薦選擇鈷含量較大的牌號以獲得較好的沖擊韌性，如YG11或YG15等。

選擇合適的牌號后，在設計模具時，若模具尺寸太大，會導致硬質合金整體模具的制備難度大、成本高，因此常使用硬質合金制備模具零件鑲件，如圖1 所示。圖1（a）、（c）所示模具徑向尺寸較小，因此可以使用硬質合金制作整體模具，而圖1（b）、（d）所示模具整體尺寸較大，因此使用硬質合金制備模具工作部件或工作部件中性能要求較高的部分，可降低模具制造成本和加工難度。

武進少體校文化教育保障機制的建立，較好地保障了運動員教育權利，較好地解決了學訓矛盾，解決了其升學問題，解除了運動員的后顧之憂。少體校在檢查教師教學效果、加強教師培訓、教師教學成果獎勵等方面，貫徹執行政策、制度的力度較大，使教師能真正投入到運動員文化教育的事業。教練員在實際行動上，也不再以向上級訓練單位輸出運動員為首要目標，重視與文化課教師的溝通交流，能深入了解運動員的學習現狀。

2 硬質合金制備及其加工方法

2.1 硬質合金性能的影響因素及制備工藝

硬質合金的制備主要采用粉末冶金工藝，在模具生產中主要是通過粉末燒結制備，現階段企業生產中使用最多的是脫蠟—燒結的一體化燒結工藝，是在真空或某種氣氛條件下使硬質合金壓塊在高溫下依次進行脫蠟和燒結的工藝，其優點為燒結工藝簡單、技術成熟、成本較低，可批量生產較大坯料。另外，低壓燒結在實際生產中也逐漸被推廣，在硬質合金致密化后通過氣體加壓并保溫的燒結工藝。硬質合金經過低壓燒結后能有效降低孔隙度，提高均勻性，尤其是針對超細晶硬質合金

。除此外，還有一些處于工業化應用研究階段的燒結技術，如放電等離子燒結（SPS）、微波燒結

等。這些工藝能夠制備特殊組織和性能更好的硬質合金，不過設備費用高昂，制備經驗和數據并不豐富，且制備坯料較小，因此并未在企業生產中廣泛應用。

通過深入研究對比典型鈾礦床(硅質脈和隱爆角礫巖型)的地球物理特征，發現鈾礦床在地球物理場中的位置一般為強弱磁異常過渡地帶偏弱磁異常一側，電阻率斷面圖中多位于高低阻梯度變化帶或中低阻區，電阻率平面圖中多位于中低阻過渡帶偏低阻一側(圖8)。

硬質合金燒結體的性能由其微觀組織決定，圖3 所示是不同晶粒尺寸的硬質合金SEM 圖像

，圖4所示為硬度與晶粒尺寸的關系曲線

，硬質合金中的硬質相晶粒尺寸越大，則硬度越低、韌性越高，反之則硬度越高、韌性越低。目前，在模具制備中商業應用廣泛的硬質合金晶粒尺度包括細晶、中晶、粗晶以及超粗晶，根據對于耐磨性和沖擊韌性的不同要求選擇合適的晶粒尺度

。另外，當硬質合金的硬質相晶粒度達到納米級別時，能夠得到硬度、韌性“雙高”的超高強度硬質合金。除晶粒尺寸外，硬質合金的不同組織結構對性能也有影響，現在常見的梯度結構硬質合金

和雙晶結構硬質合金具有特殊的性能，適合在特定領域應用，如表面細晶粒、內部晶粒較粗的硬質合金適合制作拉深模凸模。

硬質合金的微觀組織是由所使用粉末原料的元素成分及含量、制備工藝方法及參數決定。其中粉末原料可分為三大類：硬質相、粘結相以及添加物。

(6) 對合并心房顫動需持續抗凝治療的直接PCI患者，建議應用氯吡格雷600mg負荷量，以后75mg/d(Ⅱa,B)。

硬質相常用的有WC、TiN、TiC、TaC 等，不過模具用硬質合金中以WC 為主，其他物質添加量一般小于10%，起到提高室溫硬度、高溫硬度和耐磨性等作用，不過也會帶來其他問題，如TaC 會增加成本，TiC會降低熱導率等。

粘結相中與WC 結合強度最高、潤濕性最好的是Co，不過由于國內Co 稀少，研究替代元素如Fe、Ni 等作為粘結劑燒結硬質合金也是目前的研究熱點。其中以Fe 做粘結劑的鋼結硬質合金因其良好的加工性能與較好的力學參數而得到廣泛的研究與應用。

添加物能夠對硬質合金的性能起到重要影響，如XIANG Y G

、LIU X W

等 研究VC 和Cr3C2 等物質作為添加物，能夠起到抑制晶粒長大、改變界面結合強度等作用。

1.1.1網絡平臺設計網絡平臺采用清華大學開發的課程平臺．內容包括教學課件、課程短視頻、學習指導、設置課程作業、在線測試、思考題及答疑區等欄目．學生能夠利用個性化業余時間，使用平臺自主安排自學和在線測試，并通過在線答疑區里與教師和其他學生互動、交流和消化知識點，思考課堂討論問題．平臺自學和測試不宜設置過難的問題，應體現“面”的要素，以便學生能在規定時間內完成對基本知識的理解和掌握．

除上述元素種類外，粉末原料的物理參數也會影響硬質合金燒結體的組織及性能，如郭圣達等

研究不同的WC形態及不同WC與Co含量會影響燒結體的矯頑力以及顯微硬度和斷裂韌性等性能；趙世賢

、張洪

等發現WC 和Co 原始粉末粒徑以及二者的尺寸匹配關系會影響硬質合金燒結體的晶粒度、組織均勻性以及致密化程度，最終影響其力學性能。

因此，除關注硬質合金的牌號和成分外，還要選擇合適的原料參數（原始顆粒尺寸、原始粒徑等）和燒結工藝參數（燒結溫度、保溫時間等），才能獲得高性能、長使用壽命的合格硬質合金模具材料。

2.2 硬質合金的加工方法

粉末燒結制備的硬質合金尺寸精度較低、表面質量差，因此還需要后續加工以得到合格零件。鋼結硬質合金在退火態硬度較低，約25～50 HRC，加工性等級可達到5 級以下，可以使用加工傳統模具鋼的機械加工方法，如車、銑、刨、鉆、磨等，并選擇合適的硬質相晶粒度，經過熱處理后，鋼結硬質合金還可具有較好的可鍛性和可焊接性。

除鋼結硬質合金外，鎢鈷類、鎢鈷鈦類硬質合金沒有低硬度態，其加工性等級在8級以上，屬于難切削材料，傳統的機械加工方法加工時會使刀具磨損嚴重，容易出現加工表面的殘余應力高和加工燒傷等問題

，圖5 所示某硬質合金凸模在機械加工過程中接刀處存在應力集中，導致在工作時提前失效。圖6（a）所示是機械磨削過程中硬質合金圓環零件過熱，使鈷相熔化產生裂紋導致零件斷裂的案例，圖6（b）所示箭頭處是熔化發生的位置。因此，在實際生產中常使用電火花加工、電解磨削加工等工藝替代傳統機械加工對硬質合金進行的精加工。

電火花加工是超硬材料常用的一種加工方式，通過電極與工件之間脈沖放電產生瞬間高溫將材料蝕除。而且硬質合金中Co 相的熔點和沸點小于WC 的熔點和沸點，因此，當遇到瞬時放電高溫時，硬質合金的加工方式表現為Co相熔化和氣化，使基體內的WC 晶粒脫落并被工作液沖刷帶走，因此加工硬質合金高效

。常用的電火花加工方式有電火花線切割和電火花成形，分別能夠實現金屬的高精度切割分離和表面形狀的加工，經過這2 種加工方式制備的硬質合金零件可用于級進模、精密鑲件等制作

。不過電火花加工也存在一系列問題，如硬質合金中的鈷相在酸性條件下易腐蝕，因此要控制線切割中冷卻液的pH 值，電火花加工后的表面易產生CoO 和WO

等氧化物，線切割后會出現熔化凝固層等

。

男性一般不喜歡啰嗦，因此，從形式上看，這則廣告語簡單利索，直接用語言信息明示了其目標對象——男性受眾。Burberry在1992年上市第一款香水，根據受眾的百科信息，用很少的認知努力就能明白該則廣告的傳言意圖：這是一款男性香水。這則廣告具有很強的交際效果。

民國時期，上到政府官員，下到黎民百姓，崇尚社會本位法律，厭惡個人本位法律，已經成為了一種社會趨勢和人們內心的固有想法。大部分的學者認為，社會本位法律更具道德性和正當性，所以，應該拋棄個人本位法律，從信念和法理上，學者更愿意將社會本位作為中國現代法律體系的中心。正如胡漢民所言，民國的立法宗旨在于通過社會本位來影響中國法律思想的發展，甚至試圖以此來改造整個社會。就此分析，中國法律之所以采用了社會本位，從邏輯推理上并未獲得正當性證明，只是從人們的信念上獲得一種支持和認同。不過，問題就來了，信念只是人民內心的一種選擇和堅守而已，民國時期大部分的學者都愿意尊崇社會本位，拋棄個人本位，這又是為何呢？

如果對于硬質合金零件的表面粗糙度和尺寸精度要求高，可以用電解磨削加工（ECG）替代傳統機械磨削加工

。電解磨削加工是一種將電化學加工與機械加工結合的新型加工方法，利用電化學作用對加工表面進行腐蝕的同時，依靠機械磨削去除腐蝕產物，通過腐蝕與磨削反復作用實現材料的去除。該加工方法集合了電解加工和機械磨削的優點，能夠實現對難加工材料的高效率、高精度磨削加工

。

3 結束語

硬質合金的高硬度、高疲勞強度和高耐磨性能保證其模具的使用壽命；其高紅硬性、低線膨脹系數、良好的耐氧化性能夠保證硬質合金模具在冷熱交變和高溫狀況下的尺寸精度和性能的穩定性；硬質合金不需要熱處理，不存在尺寸、硬度時效等變化問題。因此，硬質合金適用于制備沖模、擠壓模等塑性成形模具，其中拉深模、擠壓凹模等對材料耐磨性要求高，一般使用低鈷的鎢鈷類硬質合金；而沖裁模、彎曲模、擠壓凸模等對材料韌性要求較高時，一般使用高鈷類硬質合金或鋼結硬質合金。目前國內商業化程度較高、在模具中使用較多的是鎢鈷類硬質合金，其次是鋼結硬質合金和鎢鈷鈦類硬質合金，常用的牌號有國標YG系列、YT系列以及各硬質合金公司的改進牌號如YMR10（YG20C基礎上開發）硬質合金，瑞典山特維克YL50硬質合金

、春寶森拉天時集團的KG 系列、株洲三鑫硬質合金生產有限公司的SXGF 系列、湖南博云東方粉末冶金有限公司MD系列等。

國內硬質合金的產量一直處于上升狀態，不過用于模具制備的硬質合金不足總產量的10%，說明現階段硬質合金在模具中應用還存在一系列問題，如硬質合金模具的成本較高，因此只適用于大批量、高精度的高端模具；受硬質合金制備工藝的限制，硬質合金坯料的尺寸比較小，目前一般生產中其徑向尺寸小于100 mm，因此也限制了硬質合金模具的尺寸；硬質合金的加工難度大，即使是使用先進的加工方法也存在一些問題。

因此，為了推廣硬質合金在模具制備中的應用，以下研究方向還有廣闊的研究空間和重要的研究價值：對于能夠高效率、大批量制備大尺寸硬質合金坯料的燒結工藝研發；對于綜合性能高、適用于模具制備的硬質合金牌號的研發；對于硬質合金在不同種類、不同條件的模具中的應用研究及模具的設計工藝；對于高效率、高精度加工硬質合金的方法研發等。

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