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詳談?dòng)操|(zhì)合金鋸片的主要成分有哪些？起什么作用？

文章出處：人氣：發(fā)布時(shí)間：2016-9-22 14:50:32

　　硬質(zhì)合金鋸片的主要成分有哪些？起什么作用？硬質(zhì)合金作為一種工具材料，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。然而，很多人都知道硬質(zhì)合金具有高硬度和高的抗彎強(qiáng)度，但是真正了解硬質(zhì)合金的卻不多，要了解硬質(zhì)合金必須從硬質(zhì)合金的成分開始，那么硬質(zhì)合金的主要成分有哪些？下面由豐金銳小編來分享。

　　硬質(zhì)合金鋸片的主要成分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。硬質(zhì)合金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?cè)谟操|(zhì)合金中各自起著十分重要的作用。

　　碳化鎢（WC）

　　從百度百科詞條對(duì)于碳化鎢（WC）的解釋是這樣的--碳化鎢是一種由鎢和碳組成的化合物，化學(xué)式為WC，英文為TungstenCarbide，也常被簡(jiǎn)稱為Carbide。為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導(dǎo)體。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸－氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷等金屬，就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化鎢，常加入碳化鈦、碳化鉭或它們的混合物，以提高抗爆能力。碳化鎢的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，WC（碳化鎢）合金具有很好的韌性和耐磨性，但在切削鋼材時(shí)，易產(chǎn)生刀瘤和月牙洼磨損。同時(shí)在高溫下，合金硬度和強(qiáng)度急劇下降。所以，這類鎢鈷合金最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。

　　硬質(zhì)合金始于WC（碳化鎢）-Co（鈷）硬質(zhì)合金，它是成分最簡(jiǎn)單，使用范圍最廣泛的一種合金。

　　鈷（Co）

　　從百度百科詞條對(duì)于鈷（Co）的解釋是這樣的—化學(xué)元素符號(hào)Co，銀白色鐵磁性金屬，表面拋光后有淡藍(lán)光澤，在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族，原子序數(shù)27，原子量58.9332，密排六方晶體，常見化合價(jià)為+2、+3。鈷是具有光澤的鋼灰色金屬，比較硬而脆，有鐵磁性，加熱到1150℃時(shí)磁性消失。鈷的化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)。在常溫下不和水作用，在潮濕的空氣中也很穩(wěn)定。在空氣中加熱至300℃以上時(shí)氧化生成Co0，在白熱時(shí)燃燒成Co3O4。氫還原法制成的細(xì)金屬鈷粉在空氣中能自燃生成氧化鈷。金屬鈷主要用于制取鈷合金。

　　鈷基合金是鈷和鉻、鎢、鐵、鎳組中的一種或幾種制成的合金的總稱。含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著地提高鋼的耐磨性和切削性能。含鈷50%以上的司太立特硬質(zhì)合金即使加熱到1000℃也不會(huì)失去其原有的硬度，如今這種硬質(zhì)合金已成為含金切削工具和鋁間用的最重要材料。在這種材料中，鈷將合金組成中其它金屬碳化物晶粒結(jié)合在一起，使合金具更高的韌性，并減少對(duì)沖擊的敏感性能，這種合金熔焊在零件表面，可使零件的壽命提高3～7倍。鈷基合金的耐熱性是因?yàn)樾纬闪穗y熔的碳化物，這些碳化物不易轉(zhuǎn)為固體溶體，擴(kuò)散活動(dòng)性小，在溫度在1038℃以上時(shí)，鈷基合金的優(yōu)越性就顯示無遺。這對(duì)于制造高效率的高溫發(fā)動(dòng)機(jī)，鈷基合金就恰到好處。在航空渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)材料使用含20%～27%鉻的鈷基合金，可以不要保護(hù)覆層就能使材料達(dá)高抗氧化性。

　　碳化鈦（TiC）

　　從百度百科詞條對(duì)于碳化鈦TiC的解釋是這樣的：TiC淺灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，與鹽酸、硫酸幾乎不起化學(xué)反應(yīng)，但能夠溶解于王水，硝酸，以及氫氟酸中，還溶于堿性氧化物的溶液中。

　　相對(duì)分子質(zhì)量：59.91

　　密度4.93g/cm3

　　熔點(diǎn)3160℃，沸點(diǎn)4820℃

　　可由骨炭與二氧化鈦在電爐中加熱制得。是硬質(zhì)合金的重要成分。用作金屬陶瓷，具有高硬度、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。還可用來制造切削工具。在煉鋼工業(yè)中用作脫氧劑。

　　碳化鈦是典型的過渡金屬碳化物。它的鍵型是由離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵混合在同一晶體結(jié)構(gòu)中，因此碳化鈦具有許多獨(dú)特的性能。晶體的結(jié)構(gòu)決定了碳化鈦具有高硬度、高熔點(diǎn)、耐磨損以及導(dǎo)電性等基本特征。碳化鈦陶瓷是鈦、鋯、鉻過渡金屬碳化物中發(fā)展最廣的材料。

　　為了解決鋼材加工時(shí)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硬質(zhì)合金。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。

　　Ta(Nb)C碳化但

　　從百度百科詞條對(duì)于碳化鎢的解釋是這樣的：分子式：TaC；沸點(diǎn)：5500℃。

　　性質(zhì)：分子量：192.956。淺棕色金屬狀立方結(jié)晶粉末，屬氯化鈉型立方晶系。不溶于水，難溶于無機(jī)酸，能溶于氫氟酸和硝酸的混合酸中并可分解?？寡趸芰?qiáng)，易被焦硫酸鉀熔融并分解。導(dǎo)電性大，室溫時(shí)電阻為30Ω，顯示超導(dǎo)性質(zhì)。

　　用途：用于粉末冶金、切削工具、精細(xì)陶瓷、化學(xué)氣相沉積、硬質(zhì)耐磨合金刀具、工具、模具和耐磨耐蝕結(jié)構(gòu)部件添加劑，提高合金的韌性。碳化鉭的燒結(jié)體顯示金黃色，可作手表裝飾品。

　　目前也用碳化鉭做硬質(zhì)合金燒結(jié)晶粒長大抑制劑用，對(duì)抑制晶粒長大有明顯效果，密度為14.3g/cm3。

　　為了獲得既能抗刀瘤和抗月牙洼磨損，同時(shí)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硬質(zhì)合金。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(qiáng)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(fù)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兩類合金所具有的最佳性能的合金，研究產(chǎn)生了WC-TiC-TaC-Co硬質(zhì)合金。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(shì)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(duì)燒結(jié)溫度和時(shí)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(shí)間的范圍增大，抑制燒結(jié)時(shí)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(duì)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。

　　從百度百科詞條對(duì)于碳酸亞乙烯酯（VC）的解釋是這樣的：碳酸亞乙烯酯，VC分子量：86.05；分子式：C3H2O3；；熔點(diǎn)：19-22℃；沸點(diǎn)：165℃；硬度：HV2900。

　　VC在硬質(zhì)合金中的應(yīng)用：VC是一種難熔金屬化合物，在硬質(zhì)合金的粉末冶金生產(chǎn)時(shí)適量添加可使材料的韌性提高。

　　VC加入鋰離子電解液中，可改善負(fù)極SEI膜的成膜特性，改善電池循環(huán)性能。

　　VVC的主要作用：VC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(duì)燒結(jié)溫度和時(shí)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(shí)間的范圍增大，抑制燒結(jié)時(shí)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(duì)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。

　　VC在合金中以添加劑物成分加入時(shí)，其添加的量的多少應(yīng)因不同基體合金成分的不同而不同，由于VC的存在可導(dǎo)致合金粉末的壓縮性能下降，隨VC含量的增大，壓坯密度下降的幅度有下降的趨勢(shì)。

　　VC在硬質(zhì)合金粉末中的存在能明顯地影響粉末的壓制過程，加入VC后會(huì)使密度降低，由于VC的密度（HV2900）比WC（hv2350)高，VC溶入WC后形成復(fù)式碳化物的硬度也比WC的高，加入VC后的密度下降現(xiàn)象說明：經(jīng)長時(shí)間高能球磨后VC溶入WC的顆粒內(nèi)或成極薄層均勻分布于WC顆粒周圍，使顆粒表面硬度升高，從而影響粉末壓縮性能下降。粉末壓縮性能的下降取決于VC的含量，當(dāng)VC含量下降到一定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，壓坯密度的下降幅度非常接近，當(dāng)VC含量增大到一定量時(shí)，在高壓制壓力區(qū)，壓坯密度的下降幅度更大一些，壓坯密度這種隨VC含量的增大呈二階段式的、出現(xiàn)平臺(tái)下降現(xiàn)象可能與VC含量少，尚未形成連續(xù)的VC薄層時(shí)的下降幅度不同于形成薄層后的下降幅度有關(guān)。

　　VC在合金中的另一種作用是以抑制劑的形式出現(xiàn)，抑制劑能有效地阻止WC晶粒在燒結(jié)過程中的長大。在粉末冶金中眾多的抑制劑（Cr3C2、NbC、TaC）中以VC的抑制效果最好。

　　TiN對(duì)粘結(jié)金屬的濕潤性差，所得合金孔隙度高，抗彎強(qiáng)度低。但具有抗熱震、抗熱疲勞和極好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(qiáng)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(qiáng)度得到明顯提高。

　　自1923年硬質(zhì)合金的發(fā)明始起致其近代工具材料的應(yīng)用及發(fā)展使人類改造自然的效率成倍，發(fā)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展作出了卓絕的貢獻(xiàn)。短短幾十年的硬質(zhì)合金發(fā)展，其觸角已經(jīng)伸到世界經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代社會(huì)和新技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的工具材料。
硬質(zhì)合金鋸片