钛基硬质合金综述

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1、钛基硬质合金综述一、钛基硬质合金的性能钛基硬质合金是以TiC或Ti(C,N)为主要成份(占60%～80%以上)，Ni-Mo或Ni-Co-Mo作粘结相的硬质合金。钛基硬质合金的英文名为“Cermet”。它是由陶瓷(ceramics)的词头cer与金属(metal)的词头met结合起来构成的。这类合金过去有人称之为“金属陶瓷”。但国际标准化组织ISO153-1991将其划归在硬质合金大类内(材料代号HT)，而不是陶瓷材料大类内。为了区别于国内习称的“金属陶瓷”——在Al2O3-TiC中加入少量粘结金属(Ni和Mo等)的陶瓷，所

2、以本文使用国际标准化组织用语“钛基硬质合金”。传统的K(YG)类、P(YT)类、M(YW)类硬质合金，都属于WC基合金。因为在它们当中，硬质相主要是WC，其含量达65%～97%。而钛基硬质合金不含或少含WC，与WC基合金相比，它的密度小，硬度较高，对钢的摩擦因数较小，切削时抗粘结、抗扩散磨损的能力较强，具有极好的耐磨性，但抗崩刃性稍差。近几年来，由于控制了烧结温度与烧结气氛，以及晶粒细化等措施，性能大大提高。多种商业牌号的Cermet材料大量涌现，应用范围不断扩大。它除可制造车、铣刀具外，还可制造钻头、铰刀以及齿轮滚刀等复

3、杂刀具，用其制造的齿轮滚刀的切削速度高达560m/min(齿轮模数1.5)，工效比粉末冶金高速钢(PMHSS)高2倍，用Cermet制造的铰刀能进行高速铰孔，切削速度可达150m/min。钛基硬质合金的性能介于陶瓷和WC基硬质合金之间，其切削速度可填补WC基硬质合金和陶瓷材料之间的一段空白，可用于高速切削各类钢材，尤其适于钢材的精加工和半精加工。据国外切削专家预测，今后在钢的切削方面，TiC基和Ti(C,N)基硬质合金所占比重将达到可转位刀片总需求量50%，并将成为铣削钢材的最佳刀具材料。表1部分国产的TiC基及强韧TiC

4、基硬质合金牌号的性能和使用范围牌号化学成分(%)物理机械性能使用范围相当于ISO密度(g/cm3硬度(HRA)抗弯强度(GPa)YN05TiC78,Ni10,Mo125.9930.9适用于钢、合金钢、不锈钢、淬硬钢、铸铁和合金铸铁的高速精加工P01YN10TiC62,WC15,Ni12,Mo106.3921.1适于碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢及淬硬钢的高速连续切削加工P05YN15TiC43,WC21,Ni+Mo25,还含有TaC及Co7.1～7.590.51.25适于一般钢材的精加工和半精加工P15YN501TiC,Ni

5、,Mo,WC5.5～6.0930.9高速、小切削断面连续切削碳钢及合金钢P01YN510TiC,Ni,Mo,WC,TaC6.0～6.591～921.25高速、中小切削断面连续切削碳钢、合金钢及铸铁P10YN501NTiC,Ni,Mo,WC,TaC,TiN6.0～6.5931.0高中速、中小切削断面连续切削碳钢、合金钢及铸铁P01K01YN510NTiC,Ni,Mo,WC,TaC,TiN6.0～7.091～921.2～1.4中速、中小切削断面连续切削碳钢、合金钢及铸铁P10YN520NTiC,Ni,Mo,WC,TiN6.0～

6、7.0911.4～1.6中低速、中等切削断面连续切削碳钢和合金钢P20注：YN05、YN10和YN15是湖南株洲硬质合金厂生产的牌号；YN501等是四川自贡硬质合金厂生产的牌号二、钛基硬质合金的类型及应用钛基硬质合金按其组成和性能不同，常用的有以下三种类型：1)TiC基合金；2)添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金属(如Co)的强韧TiC基合金；3)Ti(C,N)基合金。1.TiC基硬质合金2.强韧TiC基硬质合金3.Ti(C,N)基硬质合金TiC基硬质合金是以TiC为主要成份的TiC-Ni-Mo合金。Ni作为粘结金属，

7、增加其含量，可提高合金的强度，但却会使合金的硬度降低。向Ni中添加Mo(或Mo2C)，可改善液态金属对TiC的湿润性，使TiC晶粒变细。当Ni含量一定时(如含10%Ni)，增加Mo的含量，可提高合金的强度和硬度。Ni和Mo的含量通常为20%~30%。由于TiC的熔点(达3250℃)高于WC(2630℃)，密度只有WC的1/3，抗氧化性能远优于WC，故TiC基硬质合金除具有硬度高(一般可达91HRA~93.5HRA，高的可达94HRA~95HRA)、耐磨性好、抗月牙洼磨损能力强等特点外，还具有较高的抗氧化、抗粘结和耐高温等性

8、能，在1100~1300℃的高温下仍能进行高速切削，切削钢料时有较低的磨损率，可用来替代目前广泛使用的WC-Co基硬质合金而大大降低成本(W、Co价贵，为国际上紧缺资源)，因而近年来发展很快。国外一些性能优异的硬质合金制品，如奥地利MetallwerkPlansee公司生产的WZ系列、英国HardMet