《金屬陶瓷硬質(zhì)合金》ppt課件

1、 硬質(zhì)合金 1.1 硬質(zhì)合金的開展歷史 硬質(zhì)合金是用粉末冶金消費(fèi)由難熔金屬化合物和粘接金屬構(gòu)成的組合資料。 如今硬質(zhì)合金的發(fā)明者是德國人施勒特爾，他于1923年首先用粉末冶金方法消費(fèi)硬質(zhì)合金。他在專利中所提出的工藝，今天仍在WC-Co硬質(zhì)合金消費(fèi)工藝中運(yùn)用。1926年，德國克虜伯(Krupp)公司首先進(jìn)展硬質(zhì)合金的工業(yè)消費(fèi)，并以“維迪阿 ( Widia)的商標(biāo)(意為象金剛石在市場銷售。隨后很快傳到歐美及日本等國。 硬質(zhì)合金的開展情況見表1。值得指出的是，自1953年有人首先采用可轉(zhuǎn)位刀片以來，由于運(yùn)用這種刀片不用焊接，可隨時互換刀片，刀桿可長期運(yùn)用，經(jīng)濟(jì)效果顯著，推行迅速，這是硬質(zhì)合金工業(yè)的艱

2、苦進(jìn)展之一。六十年代末期，西德克虜伯公司勝利研制了涂層硬質(zhì)合金，用此 表1 硬質(zhì)合金的開展情況 碳化鎢基硬質(zhì)合金 無碳化鎢基硬質(zhì)合金年份 硬 質(zhì) 合 金年份 硬 質(zhì) 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涂層的WC基合金 亞微細(xì)WC-Co 熱等靜壓 熱化學(xué)外表硬化多晶金剛石復(fù)合的WC基硬質(zhì)合金復(fù)碳化物，碳氧化物-氮化物以及碳化物-碳氮化物-氮化物-氧化物復(fù)合涂層添加Ru的復(fù)雜硬質(zhì)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-可熱處置鋼結(jié)合金 TiC-TiB2TiMo)C 固溶體Ni,Mo,Cr) TiC-TiN-Ni TiC-Al2O3 Ti-TaN-Ni 制成的刀片的運(yùn)用壽命可比規(guī)范的可轉(zhuǎn)位刀片高出好幾倍，而且切削速也可以提高2530%，從此獲得了廣泛的運(yùn)用，這是硬質(zhì)合金消費(fèi)開展過程中的又一個艱苦進(jìn)展。此外，六十年代末期引入硬質(zhì)合金消費(fèi)領(lǐng)域的熱靜壓技術(shù)，以及七十年代移植到硬質(zhì)合金消費(fèi)領(lǐng)域的噴霧枯燥技術(shù)，使硬質(zhì)合金消費(fèi)工藝又向前邁進(jìn)了一大步。 我國硬質(zhì)合金工業(yè)是從20世紀(jì)50年代初建立株洲硬質(zhì)合金廠開場的，50多年來，從無到有，不斷開展，獲得了令世人矚目的成就，但整體技術(shù)程度特別是

5、高附加值制品的消費(fèi)與世界先進(jìn)程度比較仍存在較大差距。1.2 1.2 粉末冶金方法及其運(yùn)用粉末冶金方法及其運(yùn)用 20 20世紀(jì)初研制了一種粉末經(jīng)壓制成型并經(jīng)世紀(jì)初研制了一種粉末經(jīng)壓制成型并經(jīng)燒結(jié)而制成零件或毛坯，這種方法稱粉末冶金燒結(jié)而制成零件或毛坯，這種方法稱粉末冶金法。法。 粉末冶金的運(yùn)用主要有以下幾個方面： 1減摩資料 運(yùn)用最早的是含油軸承。 2構(gòu)造資料 它是用碳鋼或合金鋼的粉末為原料，采用粉末冶金方法制造構(gòu)造零件。這種制品的精度較高、外表光潔，不需或少需切削加工即為廢品零件。 可用于制造液壓泵齒輪、電鉆齒輪、凸輪等。 3高熔點(diǎn)資料 一些高熔點(diǎn)的金屬和金屬化合物如W、Mo、WC、TiC等，

6、用熔煉和鑄造方法消費(fèi)比較困難，可用粉末冶金方法消費(fèi)，如各種金屬陶瓷、鎢絲及Mo、TA、Nb等難熔金屬和高溫合金。 4特殊電磁性能資料 如多孔過濾資料，假合金資料等 缺陷：由于設(shè)備和模具的限制，粉末冶金還只能消費(fèi)尺寸有限和外形不很復(fù)雜的制品，燒結(jié)零件的韌性較差，消費(fèi)效率不高，本錢較高。 1.3 硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)、分類及運(yùn)用1.3.1硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn) 1高硬度、耐磨性好、高熱硬性 2抗壓強(qiáng)度、彈性模量高 抗壓強(qiáng)度高可達(dá)6000MPa，但抗彎強(qiáng)度 低，只需高速鋼的1/31/2。彈性模 量很高，韌性很差。 硬質(zhì)合金焊接刀片 3耐蝕性和抗氧化性良好，熱膨脹因數(shù)比鋼低 缺陷：抗彎強(qiáng)度低、脆性大、導(dǎo)熱性

7、差 加工：采用電加工電火花、線切割和專門的砂輪磨削 1.3.21.3.2硬質(zhì)合金的分類、編號硬質(zhì)合金的分類、編號 (1) 鎢鈷類硬質(zhì)合金 由碳化鎢和鈷組成,常用代號有YG3、YG6、YG8等。代號中“YG為“硬、“鈷兩字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示鈷的含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)100。 例如，YG8，表示平均WCo8，其他為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。 WC 刀具 2鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金 由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成，常用代號有YT5、YT15、YT30等。代號中“YT為“硬、“鈦兩字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示碳化鈦的含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)100。 硬質(zhì)合金中，碳化物含量越多，鈷含量越少，那么硬質(zhì)合金的硬度、熱硬性及耐磨性

8、越高，但強(qiáng)度及韌性越低。 例如，YT15，表示平均WTi15，其他為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。 TIC 刀具 3通用硬質(zhì)合金 主要成分是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭或碳化鈮及鈷。這類硬質(zhì)合金又稱通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金。 其牌號由“YW“硬、“萬兩字漢語拼音字首加順序號組成，如 YW1。 鎢鈦鉭刀具1.3.3 1.3.3 硬質(zhì)合金的運(yùn)用硬質(zhì)合金的運(yùn)用 硬質(zhì)合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。硬質(zhì)合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。鎢鈷類合金刀具主要用來切削加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的脆性資料；鎢鈷鎢鈷類合金刀具主要用來切削加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的脆性資料；鎢鈷鈦類合金主要用

9、來切削加工韌性資料；通用硬質(zhì)合金既可切削脆性鈦類合金主要用來切削加工韌性資料；通用硬質(zhì)合金既可切削脆性資料，又可切削韌性資料。硬質(zhì)合金也用于冷拔模、冷沖模、冷擠資料，又可切削韌性資料。硬質(zhì)合金也用于冷拔模、冷沖模、冷擠壓模及冷鐓模。壓模及冷鐓模。 硬質(zhì)合金運(yùn)用引薦 1.3.4 鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金 是近年來開展的一種新型硬質(zhì)合金，是以一種或幾種碳化物是近年來開展的一種新型硬質(zhì)合金，是以一種或幾種碳化物WC、TiC等為硬化相，以合金鋼高速鋼、鉻鉬鋼粉末為等為硬化相，以合金鋼高速鋼、鉻鉬鋼粉末為粘結(jié)劑，經(jīng)配料、壓型、燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有與鋼一樣粘結(jié)劑，經(jīng)配料、壓型、燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金

10、具有與鋼一樣的可加工才干，可以鍛造、焊接和熱處置。的可加工才干，可以鍛造、焊接和熱處置。 缺陷：脆性大、韌性低、難以加工成型，制約了工程構(gòu)造陶瓷缺陷：脆性大、韌性低、難以加工成型，制約了工程構(gòu)造陶瓷開展及其運(yùn)用。開展及其運(yùn)用。 1.4 燒結(jié)成型燒結(jié)成型 硬質(zhì)合金燒結(jié)成型就是將粉末壓制成坯料，再進(jìn)燒結(jié)爐加熱到一定溫硬質(zhì)合金燒結(jié)成型就是將粉末壓制成坯料，再進(jìn)燒結(jié)爐加熱到一定溫度燒結(jié)溫度，并堅持一定的時間保溫時間，然后冷卻下來，從度燒結(jié)溫度，并堅持一定的時間保溫時間，然后冷卻下來，從而得到所需性能的硬質(zhì)合金資料而得到所需性能的硬質(zhì)合金資料 。 硬質(zhì)合金燒結(jié)過程可以分為四個根本階段：硬質(zhì)合金燒結(jié)過程可

11、以分為四個根本階段： 1：脫除成形劑及預(yù)燒階段，在這個階段燒結(jié)體發(fā)生如下變化：脫除成形劑及預(yù)燒階段，在這個階段燒結(jié)體發(fā)生如下變化： 成型劑的脫除，燒結(jié)初期隨著溫度的升高，成型劑逐漸分解或汽化，成型劑的脫除，燒結(jié)初期隨著溫度的升高，成型劑逐漸分解或汽化，排除出燒結(jié)體，與此同時，成型劑或多或少給燒結(jié)體增碳，增碳量將隨排除出燒結(jié)體，與此同時，成型劑或多或少給燒結(jié)體增碳，增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結(jié)工藝的不同而改動。成型劑的種類、數(shù)量以及燒結(jié)工藝的不同而改動。 粉末外表氧化物被復(fù)原，在燒結(jié)溫度下，氫可以復(fù)原鈷和鎢的氧化物，粉末外表氧化物被復(fù)原，在燒結(jié)溫度下，氫可以復(fù)原鈷和鎢的氧化物，假設(shè)在真空

12、脫除成型劑和燒結(jié)時，碳氧反響還不劇烈。粉末顆粒間的接假設(shè)在真空脫除成型劑和燒結(jié)時，碳氧反響還不劇烈。粉末顆粒間的接觸應(yīng)力逐漸消除，粘結(jié)金屬粉末開場產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶，外表分散開場觸應(yīng)力逐漸消除，粘結(jié)金屬粉末開場產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶，外表分散開場發(fā)生，壓塊強(qiáng)度有所提高。發(fā)生，壓塊強(qiáng)度有所提高。 2：固相燒結(jié)階段800-共晶溫度 在出現(xiàn)液相以前的溫度下，除了繼續(xù)進(jìn)展上一階段所發(fā)生的過程外，固相反響和分散加劇，塑性流動加強(qiáng)，燒結(jié)體出現(xiàn)明顯的收縮。 3：液相燒結(jié)階段共晶溫度-燒結(jié)溫度 當(dāng)燒結(jié)體出現(xiàn)液相以后，收縮很快完成，接著產(chǎn)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變，構(gòu)成合金的根本組織和構(gòu)造。 4：冷卻階段燒結(jié)溫度-室溫 在這一階段，合

13、金的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產(chǎn)生某些變化，可以利用這一特點(diǎn)，對硬質(zhì)合金進(jìn)展熱處置以提高其物理機(jī)械性能。 1.5 開展趨勢開展趨勢 當(dāng)前硬質(zhì)合金刀具資料牌號正向著兩個當(dāng)前硬質(zhì)合金刀具資料牌號正向著兩個相反的方向開展，一方面，通用型牌號的適用相反的方向開展，一方面，通用型牌號的適用面越來越廣，通用性越來越強(qiáng)。另一方面，公面越來越廣，通用性越來越強(qiáng)。另一方面，公用型牌號越來越具有針對性，更加順應(yīng)被加工用型牌號越來越具有針對性，更加順應(yīng)被加工資料和切削條件，從而到達(dá)提高切削效率的目資料和切削條件，從而到達(dá)提高切削效率的目的。的。 如：美國如：美國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)牌號就具有非牌號就具有非常廣泛的通用性。其中，常廣泛的通用性。其中，KU10T和和KU25T采采用了具有高韌性的和高耐磨性的硬質(zhì)合金基體，用了具有高韌性的和高耐磨性的硬質(zhì)合金基體，并配以高含鋁量的并配以高含鋁量的TiN+TiAlN復(fù)合復(fù)合PVD涂層；涂層；而而KU30T那么采用了韌性極好的富鈷層梯度硬那么采用了韌性極好的富鈷層梯度硬質(zhì)合金基體，配以質(zhì)合金基體，配以TiN+TiCN+TiN復(fù)合復(fù)合CVD涂涂層。新的層。新的KU系列牌號可廣泛適用于鋼、不銹系列牌號可廣泛適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵、非鈦合金、高溫合金和硬資料的車鋼、鑄鐵、非鈦合金、高溫合金

15、和硬資料的車削、鏜孔、切槽、切斷和螺紋加工。該公司新削、鏜孔、切槽、切斷和螺紋加工。該公司新推出的推出的KC5510和和KC5525那么是專為高效率加那么是專為高效率加工高溫合金而設(shè)計的牌號，晶粒細(xì)化的高鈷硬工高溫合金而設(shè)計的牌號，晶粒細(xì)化的高鈷硬質(zhì)合金基體，配以高性能的質(zhì)合金基體，配以高性能的TiAlNPVD涂層，涂層，使刀片具有極強(qiáng)的抗熱變形才干，可以比其它使刀片具有極強(qiáng)的抗熱變形才干，可以比其它PVD涂層刀具提高兩倍以上的切削速度。日本涂層刀具提高兩倍以上的切削速度。日本Tungaloy超硬工具株式會社推出的超硬工具株式會社推出的T6000系列系列牌號牌號(T6020、T6030)，那么

16、是專為不銹鋼車削，那么是專為不銹鋼車削加工開發(fā)的加工開發(fā)的CVD牌號。牌號。ISCAR公司推出的公用公司推出的公用于高速銑削加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵的于高速銑削加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵的DO-TEC涂層牌號涂層牌號(DT7150)，采用了，采用了Al2O3-MTCVD內(nèi)內(nèi)涂層加涂層加TiAlNPVD外涂層的復(fù)合涂層技術(shù)，具外涂層的復(fù)合涂層技術(shù)，具有極高的耐磨性及抗剝落性。有極高的耐磨性及抗剝落性。 金剛石CVD涂層刀具的性能又有了進(jìn)一步的提高，產(chǎn)品覆蓋了可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具。廈門金鷺特種資料展出了新開發(fā)的“青霜系列超細(xì)結(jié)晶金剛石涂層立銑刀。與通常的金剛石涂層相比，“青霜系列金剛石涂層為超細(xì)結(jié)晶，平均粒度1m，涂層外表更加光滑，刀具壽命可提高20倍以上。日本OSG公司也展出了適用于石墨電極和銅電極加工的超微粒結(jié)晶金剛石涂層銑刀，結(jié)晶粒度為1m，涂層厚度620m，使刀具的刃口更加鋒利，減少切削中的粘結(jié)，降低了工件外表的粗糙度。美國SGS刀具公