常用硬质合金刀具材料的选用分析

1、常用硬质合金刀具材料的选用分析摘 要：硬质合金是高硬度、难溶的金属化合物（主要是 WC、 TiC 等，又称高温碳化物）微米数量级的粉末，用Co、Mo、Ni 等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。与高速钢 相比，它具有较高的硬度、耐磨性和红硬性；与超硬材料相 比，它具有较高的韧性。 由于硬质合金具有良好的综合性能， 因此在刀具行业得到了广泛应用。关键词：硬质合金；性能；硬度；选用 硬质合金是高硬度、 难溶的金属化合物 （主要是 WC、TiC等，又称高温碳化物）微米数量级的粉末，用Co、 Mo、Ni等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。允许切削温度高达8001000C ;切削中碳钢，切削速度可达 1.67

2、m/min以上。目前虽然可供使用的品种很多，新型的刀具材料也不断出 现，但硬质合金仍是最受欢迎的一种刀具材料。与高速钢相 比，它具有较高的硬度、 耐磨性和红硬性； 与超硬材料相比， 它具有较高的韧性。由于硬质合金具有良好的综合性能，因 此在刀具行业得到了广泛应用。文章结合硬质合金的基本特性，对牌号的适当选用等进行了综述，并举例说明。1 常用硬质合金材料的种类 常用的硬质合金材料按其化学成分与使用性能分为三类：第一类是 WC-Co合金，即钨钻类，ISO标准以K表示，冶金部标准以YG表示。用数字代表钻的含量，如 YG6表示含钴 6%，含 WC94%。第二类是 WC-TiC-Co 合金，即钨钻钛类，

3、ISO 标准以 P表示，冶金部标准以 YT 表示，用数字表示 TiC 的含量，如YT15,表示含 TiC15%,其它 WC和 Co 占 85% 而 TiC+WC+Ni+Mo合金为碳化钛基类，ISO标准以P表示，冶金部标准以YN表 示。第三类是添加钽（Ta）铌（Nb）类，ISO标准以M表示，冶金部标准以 YW表示。2 硬质合金刀具材料的选用分析(1) WC-Co合金包括 YG3X YG3 YG6X YG6 YG8 YG6A等，一般用于加工铸铁、有色金属及其合金。在切削铸铁及 其它脆性材料时，由于形成崩碎切屑，局部压力很大，并具 有一定的冲击性。而 WC-Co合金硬度低于 WC-TiC-Co合金，

4、抗弯强度高于 WC-TiC-Co合金，韧性较好，高于 WC-TiC-Co合金，导热系数 WC-TiC-Co合金，线膨胀系数小于 WC-TiC-Co合金，焊接时产生裂纹的倾向性比WC-TiC-Co合金小，所以宜选用 WC-Co合金。在 WC-Co合金中，含Co量越低，它的硬度越低，耐磨性越差，切削速度越低，而抗弯强度越高， 韧性越好，进给量越大，因此在粗加工或有冲击载荷时，宜 选用含Co多的合金，如可选 YG6 YG8而精加工时，宜选用含Co少的合金，如可选 YG3若采用细晶粒合金，抗弯强度和耐磨性较高， 韧性也有所改善， 也用于精加工， 如 YG3X。(2) WC-TiC-Co 合金包括 YT

5、30、YT15、YT14、YT5等，般用于高速切削钢料。WC-TiC-Co合金虽抗弯强度不如WC-Co合金，但硬度高，耐磨性好，与钢发生冷焊的温度高于 WC-Co合金。在 WC-TiC-Co合金中，含 TiC量越多，它的硬度越高，切削速度越高，而抗弯强度越低，韧性越差，进 给量越小，因此，在普通钢料的粗加工或有断续切削时，宜选用含TiC量低的合金，如可选用YT5；在钢料如碳素钢、淬硬钢的精加工时，宜选用含 TiC 量高的合金，如可选用YT30;在碳素钢、合金钢连续切削的半精加工时，宜选用TiC量不高不低的合金，如可选用YT14、 YT15。(3) WC-Co合金及 WC-TiC-Co合金各有特

6、点，加工范围均有限制，为提高合金综合性能，在 TiC 含量小于 10%的WC-TiC-Co合金中，添加少量的 TaC(或NbQ，可提高韧性和抗冷焊性，而耐磨性又优于WC-TiC-Co合金，这种合金即可加工铸铁、有色金属，又可加工碳素钢、合金钢，也适于 加工高温合金、不锈钢等难加工材料，从而有“通用合金” 之称，如YW1 YW2 YW啲硬度、切削速度高于 YW2而抗弯强度、韧性及进给量低于 YW2所以在粗加工和半精加工时，可选用YW2在半精加工和精加工时，可选用 YW1(4) 钛基硬质合金(如 TiC+WC+Ni+Mo,包括 YN05YN10 YN15等，主要适合高速精加工合金钢、淬硬钢等。传统

7、的K (YG类、P (YT类、M (YW类硬质合金，都属于WCS合金。而钛基硬质合金不含或少含 WC与WCS合金相 比，它的密度小，硬度较高，对钢的摩擦因数较小，切削时 抗粘结、抗扩散磨损的能力较强，具有极好的耐磨性，但抗崩刃性稍差。钛基硬质合金的性能介于陶瓷和WC基硬质合金之间，其切削速度可填补 WC基硬质合金和陶瓷材料之间的一段空白，可用于高速切削各类钢材，尤其适于钢材的精 加工和半精加工。3 常用举例说明 例 1. 车削铸铁粗车：采用 YG8；不连续半精车及精车：采用YG8；连续面半精车及精车：采用YG3X；切断及切槽：采用 YG8。例 2. 车削碳素钢粗车：采用 YT5；不连续半精车及

8、精车：采用YT15；连续面半精车及精车：采用YT30；切断及切槽：采用 YT15。例 3. 车削高温合金钢 粗车：采用 YG8；不连续半精车及精车：采用YG8；连续面半精车及精车：采用YT14；切断及切槽：采用 YG8。例 4. 车削奥氏体不锈钢粗车：采用 YG8；连续面半精车及精车：采用YG6X；切断及切槽：采用 YG6X。例 5. 车削淬硬钢粗车：整体聚晶立方氮化硼连续面半精车及精车：采用YN10；连续面精车：采用 YN05；4 结束语 综上所述，我们在加工工件过程中，就可以根据加工方式、被加工材料和加工条件来合理选用硬质合金刀片。合理 选择，既可以充分发挥刀具的使用性能达到使用效果，又可 以节约成本，经济实用。参考文献1 陆剑中，孙家宁 . 金属切削原理与刀具 （第四版） M.海理工大学， 2011.精密制造与自2 叶伟昌，叶毅 . 钛基硬质合金概述 J.动化， 2006.3 陶国林，等 . 硬质合金刀具材料发展现状与趋势 J.4 肖诗纲 . 刀具材料及其合理选择 M. 机械工业出版社， 1990.5 储开宇 .21 世纪刀具材料的发展与应用 J. 制造技术与机床， 2010.6 张文毓 . 硬质合金涂层刀具研究进展 J. 稀有金属与硬质合金， 2008.7我国硬质合金