《金属陶瓷硬质合金》ppt课件

1、 硬质合金 1.1 硬质合金的开展历史 硬质合金是用粉末冶金消费由难熔金属化合物和粘接金属构成的组合资料。 如今硬质合金的发明者是德国人施勒特尔，他于1923年首先用粉末冶金方法消费硬质合金。他在专利中所提出的工艺，今天仍在WC-Co硬质合金消费工艺中运用。1926年，德国克虏伯(Krupp)公司首先进展硬质合金的工业消费，并以“维迪阿 ( Widia)的商标(意为象金刚石在市场销售。随后很快传到欧美及日本等国。 硬质合金的开展情况见表1。值得指出的是，自1953年有人首先采用可转位刀片以来，由于运用这种刀片不用焊接，可随时互换刀片，刀杆可长期运用，经济效果显著，推行迅速，这是硬质合金工业的艰

2、苦进展之一。六十年代末期，西德克虏伯公司胜利研制了涂层硬质合金，用此 表1 硬质合金的开展情况 碳化钨基硬质合金 无碳化钨基硬质合金年份 硬 质 合 金年份 硬 质 合 金19231925193019311938195619591968196919651978196719701965197519691971197419771973197819761979 WC-Co WC- TaC VC, NbC)-Co WC-Cr3C2-Co WC-TiC-Ta Nb) C-Cr3C2-Co WC-TiC-HfC-Co WC-TiC-TaC NbC)-HfC-Co TiC,TiN,Ti CN),HfC,Hf

3、和 Al2O3涂层的WC基合金 亚微细WC-Co 热等静压 热化学外表硬化多晶金刚石复合的WC基硬质合金复碳化物，碳氧化物-氮化物以及碳化物-碳氮化物-氮化物-氧化物复合涂层添加Ru的复杂硬质合金1929193119301931 1931 1931 1938 1944 1949 195019521966 1957 19681970196919701968197319721975 Ti-Mo2C-Ni,Cr,Mo TaC-Ni TiC-TaC-Co Tic-Cr,Mo,W,Ni,Co TiC-VC-Ni,Fe TiC-NbC-Ni,Co TiC-VC-Nb-Mo2C-Ni TiC Mo2C,Ta

4、C)-Ni,Co-Cr TiC-可热处置钢结合金 TiC-TiB2TiMo)C 固溶体Ni,Mo,Cr) TiC-TiN-Ni TiC-Al2O3 Ti-TaN-Ni 制成的刀片的运用寿命可比规范的可转位刀片高出好几倍，而且切削速也可以提高2530%，从此获得了广泛的运用，这是硬质合金消费开展过程中的又一个艰苦进展。此外，六十年代末期引入硬质合金消费领域的热静压技术，以及七十年代移植到硬质合金消费领域的喷雾枯燥技术，使硬质合金消费工艺又向前迈进了一大步。 我国硬质合金工业是从20世纪50年代初建立株洲硬质合金厂开场的，50多年来，从无到有，不断开展，获得了令世人瞩目的成就，但整体技术程度特别是

5、高附加值制品的消费与世界先进程度比较仍存在较大差距。1.2 1.2 粉末冶金方法及其运用粉末冶金方法及其运用 20 20世纪初研制了一种粉末经压制成型并经世纪初研制了一种粉末经压制成型并经烧结而制成零件或毛坯，这种方法称粉末冶金烧结而制成零件或毛坯，这种方法称粉末冶金法。法。 粉末冶金的运用主要有以下几个方面： 1减摩资料 运用最早的是含油轴承。 2构造资料 它是用碳钢或合金钢的粉末为原料，采用粉末冶金方法制造构造零件。这种制品的精度较高、外表光洁，不需或少需切削加工即为废品零件。 可用于制造液压泵齿轮、电钻齿轮、凸轮等。 3高熔点资料 一些高熔点的金属和金属化合物如W、Mo、WC、TiC等，

6、用熔炼和铸造方法消费比较困难，可用粉末冶金方法消费，如各种金属陶瓷、钨丝及Mo、TA、Nb等难熔金属和高温合金。 4特殊电磁性能资料 如多孔过滤资料，假合金资料等 缺陷：由于设备和模具的限制，粉末冶金还只能消费尺寸有限和外形不很复杂的制品，烧结零件的韧性较差，消费效率不高，本钱较高。 1.3 硬质合金的性能特点、分类及运用1.3.1硬质合金的性能特点 1高硬度、耐磨性好、高热硬性 2抗压强度、弹性模量高 抗压强度高可达6000MPa，但抗弯强度 低，只需高速钢的1/31/2。弹性模 量很高，韧性很差。 硬质合金焊接刀片 3耐蚀性和抗氧化性良好，热膨胀因数比钢低 缺陷：抗弯强度低、脆性大、导热性

7、差 加工：采用电加工电火花、线切割和专门的砂轮磨削 1.3.21.3.2硬质合金的分类、编号硬质合金的分类、编号 (1) 钨钴类硬质合金 由碳化钨和钴组成,常用代号有YG3、YG6、YG8等。代号中“YG为“硬、“钴两字的汉语拼音字首，后面的数字表示钴的含量质量分数100。 例如，YG8，表示平均WCo8，其他为碳化钨的钨钴类硬质合金。 WC 刀具 2钨钴钛类硬质合金 由碳化钨、碳化钛和钴组成，常用代号有YT5、YT15、YT30等。代号中“YT为“硬、“钛两字的汉语拼音字首，后面的数字表示碳化钛的含量质量分数100。 硬质合金中，碳化物含量越多，钴含量越少，那么硬质合金的硬度、热硬性及耐磨性

8、越高，但强度及韧性越低。 例如，YT15，表示平均WTi15，其他为碳化钨和钴含量的钨钛钴类硬质合金。 TIC 刀具 3通用硬质合金 主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽或碳化铌及钴。这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金。 其牌号由“YW“硬、“万两字汉语拼音字首加顺序号组成，如 YW1。 钨钛钽刀具1.3.3 1.3.3 硬质合金的运用硬质合金的运用 硬质合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。硬质合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。钨钴类合金刀具主要用来切削加工产生断续切屑的脆性资料；钨钴钨钴类合金刀具主要用来切削加工产生断续切屑的脆性资料；钨钴钛类合金主要用

9、来切削加工韧性资料；通用硬质合金既可切削脆性钛类合金主要用来切削加工韧性资料；通用硬质合金既可切削脆性资料，又可切削韧性资料。硬质合金也用于冷拔模、冷冲模、冷挤资料，又可切削韧性资料。硬质合金也用于冷拔模、冷冲模、冷挤压模及冷镦模。压模及冷镦模。 硬质合金运用引荐 1.3.4 钢结硬质合金钢结硬质合金 是近年来开展的一种新型硬质合金，是以一种或几种碳化物是近年来开展的一种新型硬质合金，是以一种或几种碳化物WC、TiC等为硬化相，以合金钢高速钢、铬钼钢粉末为等为硬化相，以合金钢高速钢、铬钼钢粉末为粘结剂，经配料、压型、烧结而成。钢结硬质合金具有与钢一样粘结剂，经配料、压型、烧结而成。钢结硬质合金

10、具有与钢一样的可加工才干，可以锻造、焊接和热处置。的可加工才干，可以锻造、焊接和热处置。 缺陷：脆性大、韧性低、难以加工成型，制约了工程构造陶瓷缺陷：脆性大、韧性低、难以加工成型，制约了工程构造陶瓷开展及其运用。开展及其运用。 1.4 烧结成型烧结成型 硬质合金烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温硬质合金烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度烧结温度，并坚持一定的时间保温时间，然后冷却下来，从度烧结温度，并坚持一定的时间保温时间，然后冷却下来，从而得到所需性能的硬质合金资料而得到所需性能的硬质合金资料 。 硬质合金烧结过程可以分为四个根本阶段：硬质合金烧结过程可

11、以分为四个根本阶段： 1：脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化：脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改动。成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改动。 粉末外表氧化物被复原，在烧结温度下，氢可以复原钴和钨的氧化物，粉末外表氧化物被复原，在烧结温度下，氢可以复原钴和钨的氧化物，假设在真空

12、脱除成型剂和烧结时，碳氧反响还不剧烈。粉末颗粒间的接假设在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反响还不剧烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开场产生回复和再结晶，外表分散开场触应力逐渐消除，粘结金属粉末开场产生回复和再结晶，外表分散开场发生，压块强度有所提高。发生，压块强度有所提高。 2：固相烧结阶段800-共晶温度 在出现液相以前的温度下，除了继续进展上一阶段所发生的过程外，固相反响和分散加剧，塑性流动加强，烧结体出现明显的收缩。 3：液相烧结阶段共晶温度-烧结温度 当烧结体出现液相以后，收缩很快完成，接着产生结晶转变，构成合金的根本组织和构造。 4：冷却阶段烧结温度-室温 在这一阶段，合

13、金的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化，可以利用这一特点，对硬质合金进展热处置以提高其物理机械性能。 1.5 开展趋势开展趋势 当前硬质合金刀具资料牌号正向着两个当前硬质合金刀具资料牌号正向着两个相反的方向开展，一方面，通用型牌号的适用相反的方向开展，一方面，通用型牌号的适用面越来越广，通用性越来越强。另一方面，公面越来越广，通用性越来越强。另一方面，公用型牌号越来越具有针对性，更加顺应被加工用型牌号越来越具有针对性，更加顺应被加工资料和切削条件，从而到达提高切削效率的目资料和切削条件，从而到达提高切削效率的目的。的。 如：美国如：美国Kennametal公司推出的新的公司推出的新的K

14、U系列系列(KU10T、KU25T、KU30T)牌号就具有非牌号就具有非常广泛的通用性。其中，常广泛的通用性。其中，KU10T和和KU25T采采用了具有高韧性的和高耐磨性的硬质合金基体，用了具有高韧性的和高耐磨性的硬质合金基体，并配以高含铝量的并配以高含铝量的TiN+TiAlN复合复合PVD涂层；涂层；而而KU30T那么采用了韧性极好的富钴层梯度硬那么采用了韧性极好的富钴层梯度硬质合金基体，配以质合金基体，配以TiN+TiCN+TiN复合复合CVD涂涂层。新的层。新的KU系列牌号可广泛适用于钢、不锈系列牌号可广泛适用于钢、不锈钢、铸铁、非钛合金、高温合金和硬资料的车钢、铸铁、非钛合金、高温合金

15、和硬资料的车削、镗孔、切槽、切断和螺纹加工。该公司新削、镗孔、切槽、切断和螺纹加工。该公司新推出的推出的KC5510和和KC5525那么是专为高效率加那么是专为高效率加工高温合金而设计的牌号，晶粒细化的高钴硬工高温合金而设计的牌号，晶粒细化的高钴硬质合金基体，配以高性能的质合金基体，配以高性能的TiAlNPVD涂层，涂层，使刀片具有极强的抗热变形才干，可以比其它使刀片具有极强的抗热变形才干，可以比其它PVD涂层刀具提高两倍以上的切削速度。日本涂层刀具提高两倍以上的切削速度。日本Tungaloy超硬工具株式会社推出的超硬工具株式会社推出的T6000系列系列牌号牌号(T6020、T6030)，那么

16、是专为不锈钢车削，那么是专为不锈钢车削加工开发的加工开发的CVD牌号。牌号。ISCAR公司推出的公用公司推出的公用于高速铣削加工灰铸铁和球墨铸铁的于高速铣削加工灰铸铁和球墨铸铁的DO-TEC涂层牌号涂层牌号(DT7150)，采用了，采用了Al2O3-MTCVD内内涂层加涂层加TiAlNPVD外涂层的复合涂层技术，具外涂层的复合涂层技术，具有极高的耐磨性及抗剥落性。有极高的耐磨性及抗剥落性。 金刚石CVD涂层刀具的性能又有了进一步的提高，产品覆盖了可转位刀具和整体硬质合金刀具。厦门金鹭特种资料展出了新开发的“青霜系列超细结晶金刚石涂层立铣刀。与通常的金刚石涂层相比，“青霜系列金刚石涂层为超细结晶，平均粒度1m，涂层外表更加光滑，刀具寿命可提高20倍以上。日本OSG公司也展出了适用于石墨电极和铜电极加工的超微粒结晶金刚石涂层铣刀，结晶粒度为1m，涂层厚度620m，使刀具的刃口更加锋利，减少切削中的粘结，降低了工件外表的粗糙度。美国SGS刀具公