硬质合金与钢的焊接

1、硬质合金和钢焊接硬质合金是将高熔点、高硬度金属碳化物粉末和粘合剂混合在一起，用粉末冶金方法制作各种所需形状工件的生产力工具材料。硬质合金和钢的焊接主要用于加工工具、切削工具、模具、采矿工具和以耐磨性为主要性能的各种零件，其特点是节省大量贵金属，降低生产成本，提高零件的使用寿命。硬质合金工具在各个工业部门已经广泛应用，取得了明显的效果。1.硬质合金的分类、用途和性能硬质合金是金属碳化物粉末和钴的混合物，常用的金属碳化物可使硬质合金具有高硬度和耐磨性，如碳化碳、碳化钛、碳化铌、碳化钒等。硬质合金的粘合剂主要保证金属钴或金属镍等硬质合金具有一定的强度和韧性。1.1硬质合金的分类和用途(1)常用硬质合

2、金的分类、成分和用途我国常用硬质合金的分类、化学成分、使用性能及用途见表1。我国生产的硬质合金分为YT和YG两个茄子主要类别。YT由碳化钛、碳化钨、钴等组成，主要成分为WC、TiC、Co，常用于制作切削钢材。YG是碳化钨和钴的合金，主要用于制造WC和Co、切削铸铁、淬火钢、不锈钢等的工具，以及各种硬质合金阳具、模具、地质开采、石油钻探用开采工具等。此外，YW类是添加了少量碳化碳或碳化物等贵金属碳化物的钛钴硬质合金，用作切割特殊耐热合金材料的工具。表1常用硬质合金的分类、化学成分的使用性能和用途范畴等级化学成分/%使用性能和用途WC公司TiCTaC(NbC)寇钨钴类YG3X97-3耐磨性好，但韧

3、性差。适合铸铁、有色金属及其合金的信息环、停车等。也可用于合金钢、硬化钢的整理YG6X94-6细颗粒碳化合金耐磨性高于YG6，强度接近YG6。适用于冷镦金铸铁和耐热合金钢或普通铸铁的精加工YG694-6耐磨性在YG8到YG3之间。适用于铸铁、有色金属及其合金的粗加工或半精加工，用于有色金属钢丝的拉伸、地质勘探、采煤用钻头等雅691-93-1-36细颗粒碳化合金，少量稀有元素添加，耐磨性和强度高。也适用于铸铁、有色金属及其合金的半精加工、高锰钢、淬火钢、合金钢的半精加工和精加工YG892-8适用于强度、冲击、铸铁、有色金属、合金或非金属粗加工、间断切削和钻头、黎明等，也适用于拉丝模具、采矿工业钻

4、头、莲蓬头、锯、导向等钨钴钛类YT306630-4红色硬和耐磨性好，可以高速切削，但不耐冲击，焊接和锐化抛光时要更加小心。适合碳钢和合金钢的精加工(如小断面停车、精密镗孔、精密扩张和淬火钢的停车)YT157915-6耐磨性优于YT5和YT14，但强度和抗冲击性较差。适合钢的半精加工和精加工，例如停车和半精加工、精加工铣削和半精加工铣削、黎明等YT147814-8强度高，抗冲击性好，耐磨性比YT15稍低。适合钢材的粗加工和半精加工，例如不均匀的横截面和连续切削时的粗茶、间断切削时的半精加工、连续面的粗加工铣削、铸工的延伸等YT5855-10钴钛合金中强度最高，但耐磨性较差。适用于碳钢或合金钢的粗

5、加工和间歇切削(例如，粗车、粗刨床、粗铣削和钻孔等)相通使用类YW184646赤经性较好，能承受一定冲击载荷的一种共同性较好的合金。适用于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难以加工的钢和铸铁加工YW282648耐磨性低于YW1，但强度高，能力大的冲击负荷。也可用于耐热钢、高锰钢、不锈钢和高合金钢等特殊加工困难的钢的粗加工和半精加工和铸铁加工(2)用于各种工具的硬质合金另一种分类方法是将切削、开采等使用的各种硬质合金分为金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金。1金属陶瓷硬质合金将难以熔化的金属碳化物粉末(如WC、TiC等)和粘结剂(如Co、Ni等)混合在一起，施加压力，形成烧结的粉末冶金材料。例如，生产中使用最广

6、泛的钴硬质合金(YG3、YG6、YG8等)和钴钛合金(YT5、YT15、YT30等)牙齿。这种硬质合金的工具耐高温磨损，广泛用于制造阳具、模具，还用于制造钻头、钻头等。钢结硬质合金是以一种或多种碳化物(如TiC、WC等)为硬化相、合金钢(如高速钢、铬钼钢等)粉末为粘合剂的材料、混合、压缩和烧结粉末冶金材料。这是一种新型的工具材料，可以分为以下两种：A.高速钢连接硬质合金的TiC为35%，包含高速钢的质量分数为65%，淬火后硬度为HRC 69 73。B.铬钼钢连接硬质合金的WC值为50%，铬钼钢的质量分数为50%。钢结硬质合金广泛用于制造各种形式的复杂刀具，如切削常用的麻花钻、铣刀等，也用于制造

7、高温下工作的各种模具、工具和耐磨零件。1.2硬质合金性质常用硬质合金的力学和物理特性见表2。表2常用硬质合金的力学性能和物理性能卡号经度HRA弯曲强度/MPa冲击韧性/J.cm-2杨氏模量/。mm-2热导率/J.cm-2.s-1。K-1线膨胀系数/10-6。K-1YG3X921100-4.1YG3911200-6.8-6.90.88YG6X9114000.20.794.4YG689.514500.266.3-6.40.794.5雅6921400-YG88915000.256.0-6.10.754.5YT3092.89000.034.1-4.00.217.0YT159111505.2-5.30.

8、336.51YT1490.512000.070.336.21YT589.514005.9-6.00.636.06YW1921200-YW2911350-W18Cr4V-10.4-12.6硬质合金的力学性能和物理性能和化学成分之间存在以下变化规律。1硬度硬质合金的硬度一般在HRA86 93之间，随着硬质合金中钴含量的增加而降低。在YT型硬质合金中，硬度随着碳化钛含量的增加而增加。硬质合金的洪京性比较好。使用温度超过500时，硬质才开始下降。但是即使在1000 1100C的高温下，硬度也可以上升到HR A73 76 .弯曲强度在室温下硬质合金的弯曲强度在90 150mpa之间，钴含量越高，弯曲强度

9、越高。冲击韧性硬质合金的脆性高，与温度几乎无关。高温下钢的冲击韧性比硬质合金大100倍。镶嵌焊接硬质合金刀具时，不允许冲击硬质合金刀片的压缩。硬质合金的冲击韧性与合金中钴的含量有关。钴含量越高，冲击韧性也越高。热导率钨钴合金的热导率0.58 0.88j/cm . s . c比高铁高约一倍，而钨钛钴合金的热导率0.17 0.21j/cm . s . c比高铁低。硬质合金的热导率随着钴含量牙齿的增加而增加，钛合金的热导率随着碳化钛的含量牙齿的增加而减少。线膨胀系数硬质合金的线膨胀系数低于高速钢、碳钢和铜的线膨胀系数。钴合金的线膨胀系数相对较小，随钴含量的增加而增加。钛合金的线膨胀系数高于钴合金，随

10、着碳化钛的增加略有增加。与YG合金相比，YT合金的硬度、热硬度、抗氧化性、腐蚀性更高，但在弯曲强度、抗压强度和热导率方面，YG更好。在硬质合金中添加TiC对强度没有太大影响，但显着提高了合金的热硬化性，在900 1000超过了YT合金。硬质合金的焊接特性硬质合金主要用于制造工具、量规、模具、采矿工具和整体工具等双金属片结构。切削部分是硬质合金，气体是碳钢或低合金钢，通常是中碳钢。此类工件在工作时具有明显的应力作用，特别是压缩弯曲、冲击或交变载荷，要求连接强度高，质量稳定。硬质合金具有高硬度及耐磨性好的特点，但也有脆性、韧性差异等缺点。大多数硬质合金工具以焊接方法镶嵌用于中碳钢或低合金钢底座，焊

11、接工艺和硬质合金的使用性能密切相关，焊接性能的好坏直接影响硬质合金的使用效果。2.1一般熔接性性质硬质合金中碳化物和合金元素含量高，焊接加工可行，但焊接时容易出现硬化组织和裂纹。(大卫亚设，美国电视电视剧，碳化物，碳化物，合金)要得到满意的焊接接头，必须采取有效的工艺措施。目前硬质合金和钢焊接常用的焊接方法：有氧-乙炔火焰钎焊、真空钎焊、电弧焊、惰性气体保护焊接、摩擦焊接、等离子弧焊接、真空扩散焊接、电子束焊接等。硬质合金和钢焊接具有以下特点：线膨胀系数与钎焊裂纹之间的关系，硬质合金的尺寸尺寸较小，一般固定在比较厚的钢支撑材料上。焊料是连接硬质合金和气体金属的有效焊接方法。硬质合金的线膨胀系数

12、(4.1 7.010-6/C)与普通钢的线膨胀系数(1210-6 C-1)相比有很大的差异，硬质合金只有钢的1/3 1/2左右。加热时硬质合金和钢都自由膨胀，但冷却时钢的收缩量比硬质合金大得多。牙齿时，焊缝处于压力状态，硬质合金表面存在拉伸应力。当残余应力大于硬质合金的抗拉强度时，硬质合金的表面可能会出现裂纹。这是硬质合金钎焊时产生裂纹的最大原因之一。硬度和裂纹敏感性的关系硬质合金的硬度与耐磨性和焊缝裂纹敏感性成正比。硬质合金的硬度越高，焊料时产生裂纹的可能性就越高。此外，用于一般精加工或超精密加工的硬质合金在钎焊时容易开裂。根据徐璐不同等级硬质合金的硬度和强度大小，可以判断硬质合金的焊接裂纹

13、敏感性，在不良中可以按好的顺序排列。YG类YG3X、YG3、YG4、YG6X、YG6、YG8、YG11、YG15YT类YT60、YT30、YW1、YT15(YW2)、YT14、YT5以上两种茄子类型的硬质合金从左到右表示，硬度和耐磨性逐渐降低，强度和韧性增加，发生焊料裂纹的可能性降低。焊接残余应力的影响焊接区残余应力是潜在的危险。焊接后硬质合金工件不能立即发现裂纹，但此后在锐化、保管或使用过程中容易出现裂纹，可能会发生刀具报废。硬质合金的焊点面积越大，熔接残余应力越大，发生裂纹的可能性越大。焊接硬质合金刀具时，应尽量减少焊接残余应力。为了减少钎焊应力，焊接时必须采取措施，还必须采取措施，例如降

14、低钎焊温度、焊接前预热和冷却、选择可塑性好的焊料、添加补偿垫片、改善接头结构等。对于钎焊大面积硬质合金，无论强度高低，都必须采取特殊措施减少焊接应力，防止裂纹的发生。4氧化问题硬质合金在空气中加热到800以上后，硬质合金的表面开始氧化，产生疏松的氧化物层，并伴随着脱碳现象。加热到950 1100会在表面层发生急剧氧化，形成的氧化膜使硬质合金变脆，降低力学性能。表面氧化层的存在也降低了焊缝的强度和硬度。焊接时采取措施将硬质合金焊接部位氧化现象降至最低是提高焊接质量的重要措施。2.2矩阵材料选择和槽设计(1)选择矩阵材质硬质合金通常与基准材料一起使用，基准材料的选择主要是在使用硬质合金时负载的大小

15、考量。一般负载的刀具基础材料可用作45钢或40Cr钢。需要硬化的刀具可以选择9SiCr钢。因为9SiCr钢在焊接后淬火用冷却介质温度高于40Cr，对硬质合金有利。9SiCr钢在制造小刀柄时可以使用空冷或压缩空气冷冷却方式，刀片也可以达到一定的硬度。大龙门刨床的刀柄等力量、冲击、切削热量大的硬质合金刀具的底座材料可用作50钢或55钢。(David asels，Northern Exposure(美国电视电视剧)，力量)高精度硬质合金刀具可以在W18Cr4V高速钢中制作底座材料，焊接后使用空冷。高速钢的线膨胀系数与硬质合金比较接近，焊接应力小，刀具寿命也比较高。表3是常用的硬质合金刀具刀体材料。表

16、3硬质合金刀具使用的材料刀具范畴主体名称推荐使用江湖刀刀刃T7、T8、T9、40Cr、45Cr钻头手柄T8、9CrSi、45Cr、W9Cr4V2、W18Cr4V黎明钻T8、9CrSi、40Cr、W9Cr4V2、W18Cr4V铰刀T7、9CrSi、40Cr、45Cr、W9Cr4V2、W18Cr4V镶件装配铣刀铣削圆盘45，50，40cr硬质合金模具的基本材料可以是45钢(仅承受轻负载)、50钢或55钢(承受冲击负载)，或40Cr或9SiCr(冲击较大)。受到强烈冲击或重复热振动的模具必须使用9SiCr，尤其是在恶劣条件或尺寸规模较大的情况下，使用W18Cr4V可以提高模具的热稳定性，降低钎焊应力

17、。(2)凹槽设计钢和硬质合金刀具钎焊质量的好坏还决定了槽形设计是否合理。硬质合金凹槽设计的原则如下：最小化钎焊表面，避免封闭和半封闭槽结构，减少钎焊应力，防止开裂，尽量使用自由焊接槽形状，最小化钎焊应力。焊接前装配硬质合金时，应尽量避免依靠硬质合金的自重或气体的凸台、凹槽等，使用夹具固定硬质合金。设计坡口形态时，应考虑在焊接过程中容易排出浮渣，防止焊接中因浮渣而降低焊接强度或发生焊接去除现象。4钎焊后，头部分渡边杏粘在太多的焊料上，特别是在设计硬质合金多刃工具时要特别注意。(威廉莎士比亚、焊料、焊料、焊料、焊料、焊料、焊料)闭合和半闭合工具槽的设计如图1所示。这些凹槽形状增加了焊接面，极大地增加了硬质合金刀片的焊接应力，使应力分布复杂