地球上鎢的資源較為緊缺,而鈦的儲量相對較多(約為鎢的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,故亦稱為金屬陶瓷。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。
TiC(N)基硬質合金具有以下優點:
1)硬度一般高達90~95HRA,接近陶瓷刀具的硬度水平,抗彎強度比陶瓷刀具材料高,填補了WC基硬質合金與陶瓷刀具之間的空白。
2)耐磨性能與抗月牙洼磨損能力強,與工件材料的親和力小,摩擦系數小,抗粘結性能強。
3)有較高的耐熱性能與抗氧化能力,1000~1300℃高溫下尚能夠進行切削。
4)化學穩定性好,具有很好的切削加工性,刀具壽命高且允許應用于較高的切削速度(300~400m/min)。用于精車時的切削速度可比普通硬質合金提高20%~50%。
TiC基合金中加入TiN后,性能有了很大提高。添加TiN的合金不僅強度和韌性得到提高,抗塑性變形和抗崩刃性能也得到改善,而且高溫強度和高溫硬度、導熱性和抗沖擊性能都有提高,使TiC(N)基硬質合金不僅可用于鋼料和鑄鐵的精加工,而且已成為粗加工、銑削等斷續切削適宜的刀具材料。在低速切削、濕式切削、微量切削及要求表面粗糙度值很小的切削加工中,更顯示出其優越性。
TiC(N)基硬質合金按其化學成分和性能的不同可以分為:成分為TiC-Ni-Mo的TiC 基硬質合金;添加 WC、TaC等碳化物和金屬的強韌TiC基硬質合金;添加TiN的Ti(C,N)基硬質合金;以 TiN為主要成分的TiN基硬質合金等。下表所示為各種TiC(N)基硬質合金性能對比。