常用硬質合金刀具材料的性能過去國內廠家硬質合金的牌號主要按化學成分不同分類命名,但隨著刀具國際化的需求,國內常見的硬質合金牌號也在逐漸與國外刀具制造商接軌,按用途不同,以類別代號加數字的形式命名。
按化學成分不同的分類主要有以下幾類:
1)YG類硬質合金,對應K類硬質合金,主要成分是WC-Co,其中WC為硬質相,Co為粘結相,主要用于加工鑄鐵類的短切屑的黑色金屬,也可加工有色金屬和非金屬材料,常用的牌號有YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8等。這類硬質合金的硬度為89~91.5HRA,抗彎強度為1100~1500MPa。YG類硬質合金的抗彎強度和沖擊韌度較好,因此適合加工切屑呈崩碎狀(或短切屑)的脆性金屬,如鑄鐵。同時,其磨削加工性好,切削刃可以磨得較鋒利,因此也可加工有色金屬和非金屬等。
2)YT類硬質合金,對應P類硬質合金,主要成分是WC-TiC-Co。該合金的硬質相除WC外,還增加了w(TiC)為5%~30%,主要用于加工長切屑的黑色金屬,如塑性較好的各類鋼料。常用牌號有YT5、YT14、YT15、YT30等,其w(TiC)分別為5%、14%、15%、30%。這類硬質合金的硬度為89.5~92.5HRA,抗彎強度為900~1400MPa。由于TiC的硬度和熔點比WC高,故YT類硬質合金的強度、耐磨性和耐熱性均高于YG類硬質合金,但抗彎強度特別是沖擊韌度下降較多,隨著合金中TiC含量的提高和Co含量的降低,其強度和耐磨性提高,抗彎強度下降。由于以上因素,在沖擊振動較大的切削過程中,容易出現崩刃現象,此時應選擇TiC含
量較低的合金牌號。
3)YW類硬質合金,對應M類硬質合金,主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co,故又稱為鎢鈦鉭(鈮)鈷類硬質合金。添加稀有元素碳化物TaC、NbC后能夠有效地提高合金的常溫強度、韌性與硬度以及高溫強度與硬度,細化晶粒,提高抗擴散與抗氧化磨損的能力,從而提高耐磨性。這些性能的改善,使其兼有YG與YT類硬質合金的性能,綜合性能良好,因此有「通用」「萬能」硬質合金的稱謂。YW類硬質合金既可加工長切屑型的塑性較好的鋼料,也可加工短切屑型的脆性鑄鐵料,并可加工有色金屬材料。這類合金若適當增加Co含量,強度可很高,可用于各種難加工材料的粗加工與斷續切削。
4)碳(氮)化鈦[TiC(N)]基硬質合金,前述三類硬質合金屬于碳化鎢基硬質合金,其硬質相以WC為主,以Co作粘結相。但地球上W的資源較為緊缺,而Ti的儲量相對較多(約為W的1000倍),TiC(N)基硬質合金是以TiC代替WC為硬質相,以Ni、Mo等為粘結相制作的硬質合金,其中WC含量較少,其耐磨性優于WC基硬質合金,介于硬質合金和陶瓷之間。Ni作為粘結相可提高合金的強度,Ni中添加Mo可改善液態金屬對TiC的潤濕性。由于TiC(N)基硬質合金表現出優越的綜合性能,同時又節約碳化鎢基硬質合金中的W、Co等貴重稀有金屬,因此從一開始就被認為是一種大有發展前途的刀具材料。自問世以來,便被世界各地主要硬質合金廠家所重視并迅速發展。
5)超細晶粒硬質合金。硬質合金晶粒細化后,硬質相尺寸減小,增加了硬質相晶粒表面積、晶粒間的結合力,粘結相更均勻地分布在其周圍,可以提高硬質合金的硬度與耐磨性;如果再適當提高Co含量,還可以提高抗彎強度。超細晶粒硬質合金是由晶粒極小的WC粒子和Co粒子構成,是一種高硬度、高強度兼備的硬質合金,使其具有硬質合金的高硬度并兼顧有高速鋼的高強度。
晶粒細化的標準不完全統一,一般普通硬質合金晶粒度為3~5um,細晶粒硬質合金的晶粒度為1.5μm左右,亞微細粒合金0.5~1um,而超細晶粒硬質合金WC的晶粒度在0.5um以下。