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硬質(zhì)合金是使用最廣泛的一類高速加工（HSM）刀具材料，此類材料是通過粉末冶金工藝生產(chǎn)的，由硬質(zhì)碳化物（通常為碳化鎢WC 顆粒和質(zhì)地較軟的金屬結(jié)合劑組成。目前，有數(shù)百種不同成分的
WC基硬質(zhì)合金，它們中大部分都采用鈷（Co）作為結(jié)合劑，鎳（Ni）和鉻（Cr）也是常用的結(jié)合劑元素，另外還可以添加其他一些合金元素。為什么有如此之多的硬質(zhì)合金牌號？刀具制造商如何為某種特定的切削加工選擇正確的刀具材料？為了回答這些問題，首先讓我們了解一下使硬質(zhì)合金成為一種理想刀具材料的各種特性。
硬度與韌性 WC-Co
硬質(zhì)合金在兼具硬度和韌性方面具有獨(dú)到優(yōu)勢。碳化鎢（WC）本身具有很高的硬度（超過剛玉或氧化鋁），而且在工作溫度升高時其硬度也很少下降。但是，它缺乏足夠的韌性，而這對于切削刀具是必不可少的性能。為了利用碳化鎢的高硬度，并改善其韌性，人們利用金屬結(jié)合劑將碳化鎢結(jié)合在一起，從而使這種材料既具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過高速鋼的硬度，同時又能夠承受在大多數(shù)切削加工中的切削力。此外，它還能承受高速加工所產(chǎn)生的切削高溫。
如今，幾乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂層，因此，基體材料的作用似乎顯得不太重要了。但實(shí)際上，正是WC-Co材料的高彈性系數(shù)（衡量剛度的指標(biāo)，WC-Co的室溫彈性系數(shù)約為高速鋼的三倍）為涂層提供了不變形的基底。WC-Co基體還能提供所需要的韌性。這些性能都是WC-Co材料的基本特性，但也可以在生產(chǎn)硬質(zhì)合金粉體時，通過調(diào)整材料成分和微觀結(jié)構(gòu)而定制材料性能。因此，刀具性能與特定加工的適配性在很大程度上取決于最初的制粉工藝。
制粉工藝
碳化鎢粉是通過對鎢（W）粉進(jìn)行滲碳處理而獲得的。碳化鎢粉的特性（尤其是其粒度）主要取決于原料鎢粉的粒度以及滲碳的溫度和時間?；瘜W(xué)控制也至關(guān)重要，碳含量必須保持恒定（接近重量比為
6.13％的理論配比值）。為了通過后續(xù)工序來控制粉體粒度，可以在滲碳處理之前添加少量的釩和/或鉻。不同的下游工藝條件和不同的最終加工用途需要采用特定的碳化鎢粒度、碳含量、釩含量和鉻含量的組合，通過這些組合的變化，可以產(chǎn)生各種不同的碳化鎢粉。例如，碳化鎢粉生產(chǎn)商ATI Alldyne公司共生產(chǎn)23種標(biāo)準(zhǔn)牌號的碳化鎢粉，而根據(jù)用戶要求定制的碳化鎢粉品種可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)牌號碳化鎢粉的5倍以上。
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