要弄清鎢鋼各成分在鎢鋼中的作用首先得從鎢鋼的粉末冶金方法談起,鎢鋼是用粉末冶金方法生產(chǎn)的,是一種由難熔金屬化合物和粘結(jié)金屬所構(gòu)成的組合材料。鎢鋼中的的難熔金屬化合物通常指的是WC(碳化鎢)、TiC(碳化鈦)、Ta(Nb)C(碳化但)、VC(碳酸亞乙烯酯)等,粘結(jié)金屬通常指Co(鈷)、Ni(鈮)、Fe(鐵)等,它們在鎢鋼中各自起著十分重要的作用。
鎢鋼始于WC(碳化鎢)- Co(鈷)硬質(zhì)合金,它是成分簡單使用范圍廣泛的一種合金。
WC(碳化鎢)合金具有很好的韌性和耐磨性,但在切削鋼材時,易產(chǎn)生刀瘤和月牙洼磨損。同時在高溫下,合金硬度和強度急劇下降。所以,該類合金適宜使用在有色金屬和低塑性鑄鐵的加工,而不宜用于鋼的切削加工。
為了解決鋼材加工時產(chǎn)生的刀瘤和月牙洼磨損,經(jīng)研究就開發(fā)出了WC-TiC-Co鎢鋼。TiC具有耐磨抗氧化和抗月牙洼磨損等特性,但是,TiC及其固溶體比WC脆得多,其合金韌性差。TiC含量超過18%,合金不僅脆,而且難以焊接。
要弄清鎢鋼各成分在鎢鋼中的作用首先得從鎢鋼的粉末冶金方法談起,鎢鋼是用粉末冶金方法生產(chǎn)的,是一種由難熔金屬化合物和粘結(jié)金屬所構(gòu)成的組合材料。鎢鋼中的的難熔金屬化合物通常指的是WC(碳化鎢)、TiC(碳化鈦)、Ta(Nb)C(碳化但)、VC(碳酸亞乙烯酯)等,粘結(jié)金屬通常指Co(鈷)、Ni(鈮)、Fe(鐵)等,它們在鎢鋼中各自起著十分重要的作用。
鎢鋼始于WC(碳化鎢)- Co(鈷)硬質(zhì)合金,它是成分簡單使用范圍廣泛的一種合金。
WC(碳化鎢)合金具有很好的韌性和耐磨性,但在切削鋼材時,易產(chǎn)生刀瘤和月牙洼磨損。同時在高溫下,合金硬度和強度急劇下降。所以,該類合金適宜使用在有色金屬和低塑性鑄鐵的加工,而不宜用于鋼的切削加工。
為了解決鋼材加工時產(chǎn)生的刀瘤和月牙洼磨損,經(jīng)研究就開發(fā)出了WC-TiC-Co鎢鋼。TiC具有耐磨抗氧化和抗月牙洼磨損等特性,但是,TiC及其固溶體比WC脆得多,其合金韌性差。TiC含量超過18%,合金不僅脆,而且難以焊接。
為了獲得既能抗刀瘤和抗月牙洼磨損,同時又具有較好的耐磨性和韌性的合金,經(jīng)研究就又出現(xiàn)WC-TaC-Co鎢鋼。TaC使合金具有較好的耐磨性、韌性、抗月洼磨損(比TiC差)和耐高溫性能(改善高溫強度、高溫硬度和抗氧化性)。添加TaC有助于降低摩擦系數(shù),從而降低刀具溫度。其合金能在高切削刃溫度下承受大的沖擊負荷。然而由于TaC極為昂貴,無法大量使用。常用于切除熱焊瘤。
為獲得兼?zhèn)鋀C-TiC-Co和WC-TaC-Co兩類合金所具有的性能的合金,研究產(chǎn)生了WC-TiC-TaC-Co鎢鋼。它可以切削鋼,也可以切削加工鑄鐵和有色金屬,特別適用于加工高合金鋼、耐熱合金和合金鑄鐵。它一出現(xiàn),就得到很快的發(fā)展,幾乎取代了WC-TiC-Co合金。影響其大勢發(fā)展的是涂層合金的出現(xiàn)。
涂層合金的基體采用具有高韌性的合金,其表面涂層TiC、Ti(CN)、TiN、AI2O3......,則具有很好的耐磨性和抗月牙洼磨損,因此,涂層合金既具有高韌性、高耐磨性又能抗月牙洼磨損,其壽命成十倍提高。TaC、NbC、VC、Cr3C2...等在合金中除做主體成分外,還常以添加物成分加入合金中,其主要作用是:降低合金性能對燒結(jié)溫度和時間的敏感性,或者說,使合金磁力(Hc)和硬度(HRA)合格的燒結(jié)溫度和時間的范圍增大,抑制燒結(jié)時碳化物晶粒長大;改變相組成,提高合金耐熱性,添加劑能使WC-Co合金二相區(qū)變寬,減小碳對合金性能影響的敏感性;提高合金月牙洼磨損,減少刀瘤,改善斷屑性能等。
TiN對粘結(jié)金屬的濕潤性差,所得合金孔隙度高,抗彎強度低。但具有抗熱震、抗熱疲勞和的抗月牙洼磨損等性能。
以WC-TiC-TiN取代WC-TiC-TaC制成的合金按其抗彎強度和抗氧化性可與含TaC合金相匹敵。
在TiC基合金中加入TiN使其強度得到明顯提高。