硬質(zhì)合金具有很高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,被譽(yù)為“工業(yè)牙齒”,用于制造切削工具、刀具、鈷具和耐磨零部件,廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空、機(jī)械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領(lǐng)域,伴隨下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,硬質(zhì)合金市場(chǎng)需求不斷加大。并且未來(lái)高新技術(shù)武器裝備制造、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及核能源的快速發(fā)展,將大力提高對(duì)高技術(shù)含量和高質(zhì)量穩(wěn)定性的硬質(zhì)合金產(chǎn)品的需求。
硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結(jié)劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等,由于硬度和熔點(diǎn)特別高,統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來(lái)說(shuō)明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。
硬質(zhì)合金對(duì)碳化鎢WC粒度的要求根據(jù)不同用途的硬質(zhì)合金采用不同粒度的WC(碳化鎢)。硬質(zhì)合金切削刀具:比如切腳機(jī)刀片、V-CUT刀等精加工合金采用超細(xì)、亞細(xì)、細(xì)顆粒WC,粗加工合金采用中顆粒WC,重力切削和重型切削的合金采用中、粗顆粒WC做原料;礦山工具:巖石硬度高,沖擊負(fù)荷大,采用粗顆粒WC,巖石沖擊小沖擊負(fù)荷小采用中顆粒WC做原料;耐磨零件:當(dāng)強(qiáng)調(diào)其耐磨性、抗壓和表面光潔度時(shí),采用超細(xì)、亞細(xì)、細(xì)、中顆粒WC做原料,耐沖擊工具采用中、粗顆粒WC原料為主。
制造硬質(zhì)合金時(shí),選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進(jìn)行配料,加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨,使它們充分混合、粉碎,經(jīng)干燥、過(guò)篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,再經(jīng)過(guò)干燥、過(guò)篩制得混合料。然后,把混合料制粒、壓型,加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)(1300~1500℃)的時(shí)候,硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金。經(jīng)過(guò)冷卻,硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起,形成一個(gè)牢固的整體。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高、晶粒越細(xì),則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬?zèng)Q定,粘結(jié)金屬含量越高,抗彎強(qiáng)度越大。