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新闻动态
发展钢结硬质合金的意义
(2018/5/7)

钢结硬质合金是以难溶金属碳化物(主要有WC、TiC等)为硬质相、以钢作粘结相的一种复合材料。钢结硬质合金的硬质相一般占合金总质量的30%~50%,其余部分为钢基体。由于钢基体所占比例较大,钢的性质较为明显,有着良好的可加工性,可热处理性和可锻性等,经过粉末混合、压制成型、烧结、锻造、切削加工、热处理等工序后,可得到各种规格、各种形状的钢结硬质合金制品,其应用范围十分广泛。钢结硬质合金的力学性能介于硬质合金和钢之间,与钢相比,有更高的硬度、更好的耐磨性及更高的弹性模量和抗压强度;与硬质合金相比,有良好的抗弯强度和冲击韧性,有良好的自润滑性、较低的摩擦系数、优良的化学稳定性,表现出优异的综合性能。其硬度可达到HRC60~70,而韧性指标则较普通硬质合金有较大程度的改善。在退火状态下,可以采用普通切削加工设备和刀具进行车、铣、刨、磨、钻等机械加工,还可以锻造、焊接;而在淬硬状态下,则具有很高的硬度。由于含有大量弥散分布的高硬度硬质相,其耐磨性可以与高钴硬质合金接近;比高合金模具钢有更高的弹性模量、耐磨性、抗压强度和抗弯强度。由于有以上特点,钢结硬质合金在钢材中有其特殊的优势。更重要的是,钢结硬质合金的价格不及普通硬质合金的一半,而使用寿命却是钢的几倍,几十倍,甚至几百倍,具有很大的经济效益。钢结硬质合金制品可根据需要进行各种热处理操作,以满足不同模具在使用性能上的要求,特别是经过淬火和回火后,可获得回火马氏体+合金碳化物+均匀分布的硬质相所构成的组织,保证了模具材料的强度、硬度、韧性等使用性能要求,同时提高了模具的耐磨性;还可以采用镶嵌的方式在模具的关键部位使用,提高产品的加工质量和加工精度。

钢结硬质合金的成分范围不断拓宽,现正向两头延伸,一头向硬质合金领域延伸,提高硬质相含量,最高可达92%;另一头向高速钢领域延伸,提高钢基体含量,最高可达90%。通过选择不同钢种和成分作粘结剂,可制取具有特定性能的合金,以适应各种不同应用领域的要求。

近年的研究发现,以富铁的Fe-Co-Ni作为粘结剂的钢结硬质合金,其性能甚至优于WC-Co硬质合金,因为在Fe-Co-Ni系中可通过马氏体相变、沉淀硬化和有序−无序相变使合金强化,其抗弯强度与普通硬质合金相当,综合性能优异。研究还发现,在合金中添加0.4%~0.8%的稀土元素,就对合金的组织和性能产生极大影响。例如,稀土元素铈和镧在球磨过程中与体系中的活性氧、硫反应,生成稳定的硫氧化物,起到脱硫脱氧的作用。另据报道,在TiC基钢结硬质合金中添加适量的纳米TiN,细小的TiN“镶嵌”在较大的TiC晶粒晶界上,能抑制TiC晶粒长大并阻碍硬质相的桥接。同时,纳米颗粒作为间隙粒子填充到较大的硬质相颗粒空隙中,能提高材料的致密度。(钢研)


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