硬質合金刀具的種類
按主要化學成分區分,硬質合金可分為碳化鎢基硬質合金和碳(氮)化鈦(TiC(N))基硬質合金。
碳化鎢基硬質合金包括鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類,它們各有優缺點,主要成分為碳化鎢 (WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等,常用的金屬粘接相是Co。
碳(氮)化鈦基硬質合金是以TiC為主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬質合金,常用的金屬粘接相是Mo和Ni。
ISO(國際標準化組織)將切削用硬質合金分為三類:K類,包括Kl0~K40,相當于我國的YG類(主要成分為WC.Co)。
P類,包括P01~P50,相當于我國的YT類(主要成分為WC.TiC.Co)。M類,包括M10~M40,相當于我國的YW類(主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。各個牌號分別以01~50之間的數字表示從高硬度到韌性之間的一系列合金。
常用硬質合金刀具的應用
YG類合金刀具主要用于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。細晶粒硬質合金(如YG3X、YG6X)在含鈷量相同時比中晶粒的硬度和耐磨性要高些,適用于加工一些特殊的硬鑄鐵、奧氏體不銹鋼、耐熱合金、鈦合金、硬青銅和耐磨的絕緣材料等。
YT類硬質合金的突出優點是硬度高、耐熱性好、高溫時的硬度和抗壓強度比YG類、防氧化性能好。因此,當要求刀具有較高的耐熱性及耐磨性時,應選用TiC含量較高的牌號。YT類合金適合于加工塑性材料如鋼材,但不宜加工鈦合金等。
YW類合金兼具YG、YT類合金的性能,綜合性能好,它既可用于加工鋼料,又可用于加工鑄鐵和有色金屬。這類合金如適當增加鈷含量,強度可很高,可用于各種難加工材料的粗加工和斷續切削。
硬質合金刀具可轉位刀片現在都已用化學氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質合金刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質涂層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上
通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用廣的刀具材料,其次是硬質合金。
由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積涂層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的制造精度,減小產品質量的差別,并使刀具的使用實現優化。
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