工具鋼的耐磨性與其含碳量密切相關(guān),高速鋼和高碳高鉻鋼等萊氏體鋼在淬火狀態(tài)下含有大量(大于5%)合金碳化物,成為耐磨性最好的一類工具鋼。然而萊氏體碳化物數(shù)量過多,存在強(qiáng)度和韌性下降、鍛造成形困難和碳化物偏析難以控制等諸多弊端,因此通過提高含碳量以提高鋼的耐磨性是有限度的。用粉末冶金的方法制造硬質(zhì)合金,不會(huì)形成萊氏體組織,是充分利用合金碳化物的高硬度、耐磨性和紅硬性的有效途徑。常用的硬質(zhì)合金以碳化鎢粉末或碳化物鈦粉末為原料,WC和TiC有很高的硬度(分別為1780HV和2850HV),但抗彎強(qiáng)度很低(分別為490~600MPa和280~400MPa),不能滿足工具的使用要求。若將碳化物制成粉末,加入適量的鈷為黏結(jié)劑,經(jīng)過壓制成形和燒結(jié),成為粉末冶金制品,其強(qiáng)度能滿足許多刀具的使用要求。硬質(zhì)合金中的碳化物含量高達(dá)90%以上,碳化物含量愈高,硬度愈高。由于碳化物呈細(xì)小顆粒的形貌存在于硬質(zhì)合金中,所以即使WC含量高達(dá)97%的YG3合金,抗彎強(qiáng)度仍能保持在大約1000MPa的水平,硬度則高達(dá)91HRC以上,含89%WC的YG11C合金,抗彎強(qiáng)度不低于2000MPa,硬度也達(dá)到87HRC以上。
硬質(zhì)合金的切削性能是高速鋼所無法比擬的,用硬質(zhì)合金取代高速鋼已成為現(xiàn)代刀具制造業(yè)的主流。在大多數(shù)情況下是將硬質(zhì)合金鑲在刃口上,刀具的本體用鋼制造。在硬質(zhì)合金刀具表面氣相沉積TiC或TiN等超硬涂層,能夠進(jìn)一步提高其切削性能,已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
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