硬質(zhì)合金雖然有很高的硬度、耐磨性和切削性能,但其沖擊韌度很低,而且不能用鍛造方法成形,也不能用切削的方法進(jìn)行加工,使用范圍有一定的局限性。鋼結(jié)硬質(zhì)合金也是用粉末冶金方法制備的高硬度材料,它與硬質(zhì)合金的區(qū)別在于硬質(zhì)相含量降低到50%以下,并且以鋼為黏結(jié)劑,獲得在鋼的基體上均勻分布著大量細(xì)小合金碳化物顆粒的組織。鋼結(jié)硬質(zhì)合金可以鍛造成形,便于制造不同形狀的工具,而且鍛造可以克服粉末冶金制品致密度不夠高的缺點(diǎn),改善了鋼結(jié)硬質(zhì)合金的力學(xué)性能。鋼結(jié)硬質(zhì)合金退火狀態(tài)下的硬度約在35~45HRC之間,仍然可以被切削加工。淬火、回火使鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體強(qiáng)化,硬度和耐磨性進(jìn)一步提高。由此可見(jiàn)鋼結(jié)硬質(zhì)合金是一種介于硬質(zhì)合金和工具鋼之間的工具材料,它有硬質(zhì)合金所不具備的可加工性,可以用鍛造、焊接和切削加工方法制成不同形狀的工具,可以通過(guò)熱處理改變其性能以分別適應(yīng)加工性和使用性能的要求。和工具鋼相比,則鋼結(jié)硬質(zhì)合金的耐磨性高得多。針對(duì)工具的具體使用情況,選擇鋼結(jié)硬質(zhì)合金的牌號(hào)和熱處理工藝,可望收到大幅度提高工具使用壽命的效果。例如某軍工產(chǎn)品的黑色金屬冷擠壓凹模,用高速鋼制造,最高壽命為幾萬(wàn)件,而且很不穩(wěn)定,常常因?yàn)樘蓟锲鰢?yán)重而導(dǎo)致凹模開(kāi)裂,使冷擠壓生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。用CrWMn鋼制造,雖解決了凹模開(kāi)裂的問(wèn)題,但磨損嚴(yán)重,使用壽命只有一萬(wàn)件左右。改用GJW50鋼結(jié)碳化鎢硬質(zhì)合金,經(jīng)過(guò)鍛造提高合金的致密度,硬度為35~35HRC,可以進(jìn)行切削加工。淬火、回火態(tài)的組織是碳化鎢和回火馬氏體,作為黏結(jié)劑相的中碳回火馬氏體具有足夠的強(qiáng)韌性,保證凹模使用時(shí)不會(huì)開(kāi)裂,大量的硬質(zhì)相WC賦予模具很高的耐磨性,凹模的使用壽命超過(guò)一百萬(wàn)件,滿(mǎn)足了黑色金屬冷擠壓大批量生產(chǎn)的需要。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金的成分和淬火、回火工藝可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié),獲得不同的使用性能。低鉻鋼或中鉻鋼鋼基硬質(zhì)合金,淬火和低溫回火后的組織是碳化物硬質(zhì)相和回火馬氏體,適用于要求高硬度和高耐磨的工具,若淬火后在450~500℃回火,則可以獲得較高的強(qiáng)度和韌性,可用于沖擊負(fù)荷較大的工具。高鉻鉬工具鋼基體的鋼結(jié)硬質(zhì)合金經(jīng)過(guò)淬火和中溫回火之后,可用于熱作模具。以高速鋼為基體的鋼結(jié)硬質(zhì)合金的淬火、回火工藝與高速鋼相似,高溫加熱淬火后于560℃三次回火,基體是出現(xiàn)二次硬化效應(yīng)的回火馬氏體組織,本身就有高硬度和高紅硬性,更有約占體積百分?jǐn)?shù)40%的TiC作為硬質(zhì)相。因此以高速鋼為基體的鋼結(jié)硬質(zhì)合金有非常高的切削性能和良好的強(qiáng)韌性,可用作加工奧氏體耐熱合金或各種非鐵合金的刀具。以不銹鋼為基體的鋼結(jié)硬質(zhì)合金(例如ST60)的組織是碳化物與奧氏體,適用于在腐蝕性環(huán)境下工作的工具或在磁場(chǎng)工作的工具,也可用于熱擠壓模具。高錳鋼結(jié)硬質(zhì)合金在熱處理狀態(tài)下的組織是TiC和奧氏體,在使用過(guò)程中,表面層隨著磨損而加工硬化,心部則保持高韌性,用于制造抗沖擊和高耐磨的工具。幾種常用于工具鋼的表面強(qiáng)化方法,例如短時(shí)滲氮、氮碳共滲、滲硼和表面涂覆TiC、TiN等涂層等方法,都可用于鋼結(jié)硬質(zhì)合金,使其耐磨性進(jìn)一步提高。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的用途十分廣泛,僅就使用性能而言,鋼結(jié)硬質(zhì)合金有獨(dú)特的優(yōu)越性。但應(yīng)指出,廢舊的鋼結(jié)硬質(zhì)合金回收和循環(huán)利用問(wèn)題迄今尚未解決,長(zhǎng)此以往,環(huán)境和資源將難以難受,應(yīng)予高度關(guān)注。
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