由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况,刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的差别高锰钢属难加工材料,对刀具材料要求较高。一般来说,要求刀具材料红硬性高、耐磨性好,有较高的强度、韧性和导热系数。切削高锰钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科。目前应用最普遍的还是硬质合金,其中YG类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与YT类硬质合金比较),可减少切削时的崩刃。同时,YG类硬质合金的导热性较好,有利于切削热从刀尖散走,降低刀尖温度,避免刀尖过热软化。YG类硬质合金的磨加工性较好,可以磨出锐利的刃口 一般情况下,刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。YG类硬质合金中含钴量较多时,抗弯强度和冲击韧性好,特别是提高了疲劳强度,因此适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用;含钴量较少时,其硬度、耐磨性和耐热性较高,适合作连续切削的精加工。 钨钢/硬质合金是一种主要由硬质相和粘结相组成的粉末冶金产品。硬质相很硬,主要是各种碳化物。其主要碳化物有:碳化钨(WC) 、碳化钛(TiC) 、碳化钽(TaC) 和碳化铌(NbC)。在大部分情况下,钴作为粘结相使用。
在硬质合金工厂,硬质合金需经过混合、压制和烧结。 硬质合金的分类根据ISO标准进行。这种分类的依据是工件的材料类别( P, M, K, N, S, H)。
不同的硬质合金材质有不同的用途,如车削、铣削、孔加工、螺纹加工、切槽等。 钨钢/硬质合金主要成分的性能: WC TiC TaC NbC Co 硬度HV 2400 >3200 1800 2400 150~280HBS 熔点°C 2800 3100 3800 3500 1500 热导率W/m°C 121.4 31.8 22.2 14.2 54.4 热膨胀系数10-6/°C
6.2 7.61 6.61
6.84 12.5 硬质合金/钨钢具有很高的硬度和耐磨性,常用于制造金属切削刀具、量具、模具等。通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高。但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,目前仍是应用最广的刀具材料,其次是硬质合金。
钨钢/硬质合金中有一种是以一种或几种碳化物(如TiC、WC等)为硬化相,以合金钢(如高速钢、钼铬钢等)邦福粉末为粘结剂制成,叫做钢结构硬质合金。其硬度介于钢和硬质合金之间,但是韧性大大提高并且可以切削加工和热处理加工。这种钢结构硬质合金的典型硬度为:经淬火——回火后硬度为69~73HRC,高速钢65%。