粉末冶金之硬质合金

粉末冶金是用粉末或金属与非金属粉末的混合物作原料，经压制成形后烧结，以获得金属零件和金属材料的方法。它既是一种不经熔炼生产材料或零件的方法，其零件的生产过程是一种精密的无切屑或少切屑的加工方法。粉末冶金可生产其它工艺方法无法制造或难以制造的零件和材料。如高熔点材料、复合材料、多孔材料等。

1. 硬质合金 

硬质合金是采用高硬度、高熔点的碳化物粉末和粘结剂混合、加压成形、烧结而成的一种粉末冶金材料。硬质合金的硬度，在常温下可达86~93HRA（相当于69~81HRC），红硬性可达900~1000℃。因此，其切削速度比高速钢可提高4~7倍，刀具寿命可提高5~80倍。由于硬质合金的硬度高，脆性大，不能进行机械加工，故常将其制成一定形状的刀片，镶焊在刀体上使用。

常用硬质合金按成分与性能的特点可分为三类，其类别、牌号、主要成分及性能特点见表 1.6.1。

1）钨钴类硬质合金  它的主要化学成分为碳化钨及钴。其牌号用"硬"、"钴"两字的汉语拼音的字首"YG"加数字。数字表示钴的质量分数。钴含量越高，合金的强度、韧性越好；钴含量越低，合金的硬度越高、耐热性越好。例如YG6表示钨钴类硬质合金ωCo=6%，余量为碳化钨。这类合金也可以用代号"K"来表示，并采用红色标记。

2）钨钴钛类硬质合金  它的主要成分为碳化钨、碳化钛和钴。其牌号用"硬"、"钛"两字的汉语拼音的字首"YT"加数字。数字表示碳化钛的质量分数。例如YT15表示碳化钛硬质合金ωTic=15%，余量为碳化钨和钴。这类合金也可用代号"P"表示，并采用蓝色标记。

表1.6.1  常用硬质合金的牌号、化学成分、机械性能

YT类硬度合金由于碳化钛加入，具有较高的硬度与耐磨性。同时，由于这类合金表面会形成一层氧化钛薄膜，切削时不易粘刀，故有较高的红硬性，但强度和韧性比YG类硬质合金低。因此，YG类硬质合金适于加工脆性材料（如铸铁等），而YT类硬质合金适宜于加工塑性材料（如钢等）。同一类硬质合金中，钴的含量较高的适宜于制造粗加工的刃具；反之，则适宜于制造精加工的刃具。

3）通用硬质合金  它是以碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）取代YT类硬质合金的一部TiC。通用硬质合金兼有上述两类合金的优点，应用广泛，因此通用硬质合金又称"{wn}硬质合金"。其牌号用"硬"、"万"两字的汉语拼音的字首"YW"加数字表示，其中数字无特殊意义，仅表示该合金的序号。它也可以用代号"M"表示，并采用黄色标记。

近些年来，用粉末冶金法又生产了一种新型硬质合金--钢结硬质合金。它是以一种或几种碳化物（如TiC和WC）为硬化相，以碳钢或合金钢（高速钢或铬相钢）粉末为粘结剂（基体），经配料、混合、压制、烧结而成粉末冶金材料。钢结硬质合金坯料与钢一样，可以锻造、热处理、切削加工、焊接。它在淬火与低温回火后硬度可达相当于70HRC，具有高耐磨性、抗氧化、耐腐蚀等优点。用作刃具时，钢结硬质合金的寿命与YG类硬质合金差不多，大大超过合金工具钢。由于它可以切削加工，故适宜于制造各种形状复杂的刃具、模具和耐磨零件。

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