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木工刀具材料基础知识 硬质合金术语

2021-04-14 11:09

1.硬质合金

指由难熔金属碳化物和金属粘合剂组成的烧结复合材料,在目前所使用的金属碳化物中,碳化钨(WC),碳化钛(TiC),碳化钽(TaC)和碳化铌(NbC)是最常见的成分。钴金属作为粘结剂,广泛应用于硬质合金生产中;其它的金属粘结剂也可应用,如:镍(Ni),铁(Fe)等,针对某些的特殊用途,也被采用。

2.密度

指材料的质量和体积之比。其体积也包含材料中孔隙的体积。也称比重。

碳化钨(WC)的密度为15.7g/cm3,钴(Co)的密度为8.9g/cm3。因此,随着钨钴合金(WC-Co)中钴(Co)含量的减少,其整体密度将会增加。而碳化钛(TiC)的密度比碳化钨小,仅为4.9g/ cm3,因此如果加入TiC,或其他密度较小的成分则整体密度就会减少。

在材料化学成分一定的情况下,材料中孔隙的增加会导致密度的降低。

密度采用排水法(阿基米德定律)来测量。

3.硬度

指材料抵抗塑性变形的能力。

维氏硬度(HV)在国际上广泛应用。这种硬度测量方法是指在一定负荷条件下用金刚石穿透试样表面,通过测量压痕的尺寸所得到的硬度值。

洛氏硬度(HRA)是另一种在较常采用的硬度测量方法。它是用一个标准的金刚石锥头的穿透深度来测得硬度。

维氏硬度测量方法与洛氏硬度测量方法均可用于硬质合金硬度的测量,并且二者是可以相互转换的。

4.抗弯强度

将试样作为简支梁支乘在两个支点上,在两支点的中心线施加载荷直至试样断裂,根据断裂所需载荷与试样横截面积,用绕曲公式计算出来的值。也称为横向断裂强度或抗折力。

钨钴合金(WC-Co)中,抗弯强度随着钨钴合金随钴(Co)含量的增加而上升,但当钴(Co)含量达到15%左右时,抗弯强度达到最大值之后便开始下降。

抗弯强度采用几个测量值的平均值作为其测量值。随着试样的几何形状、表面状态(光洁度)、内应力及材料内部缺陷的变化,这个值也将产生变化。因此抗弯强度只是一种强度测量方法,不能仅仅以抗弯强度值来作为材质选择的依据。

 

5.孔隙度

硬质合金是采用粉末冶金工艺将粉末经过压制、烧结等工序制成的。由于工艺的特点,微量的残余孔隙可能会存在于产品的金相结构中。

残余的空隙体积是用孔隙尺寸范围和分布的图谱比较程序来评估的。

A型(A-type):小于10μm。

B型(B-type):介于10μm-25μm之间。

孔隙度的降低可以有效地提高产品的综合性能。压力烧结工艺是降低孔隙度的有效手段。

6.脱碳

指硬质合金烧结后,碳含量不足。

产品脱碳时,组织由WC-Co变成W2CCo2或W3CCo3。硬质合金(WC)中碳化钨理想的碳含量是6.13%的重量比,当含碳量过低时,产品中将有明显的缺碳组织。

脱碳会大大降低碳化钨硬质合金的强度,使其变得更脆。

 

7.渗碳

指硬质合金烧结后,碳含量过多。

硬质合金(WC)中碳化钨理想的碳含量是6.13%的重量比,当含碳量过高时,产品中将有明显的渗碳组织。产品中会有明显多余的游离碳。

游离碳会极大降低碳化钨硬质合金的强度与耐磨性。

相检测中C型孔表示了渗碳的程度。

8.矫顽磁力

矫顽磁力是通过磁化硬质合金中的磁性材料至饱和状态再将其去磁处理所测得的残余磁力。

硬质合金碳化物相的平均粒度和矫顽磁力之间有着直接的关系:磁化物相的平均粒度越细,矫顽磁力值越高。

 

9.磁饱和

钴(Co)是有磁性的,而碳化钨(WC),碳化钛(TiC),碳化钽(TaC)和碳化矾(VC)是非磁性的。因此,先测定一种材质中钴的磁饱和值,再与纯钴试样的对应值做比较,就可以得到钴粘合相的合金化水平,这是因为磁饱和受合金元素的影响。因此,粘结相的任何变化都可以测量。这个方法可用于确定理想含碳量的偏差,因为在成分控制中碳起了重要的作用。

低磁饱和值表明低含碳量和脱碳的可能存在。

高磁饱和值表明游离碳和渗碳的存在。

10.钴池

在金属钴(Co)粘合剂和碳化钨烧结后,有可能会产生过量的钴,这种现象被称为“钴池”。这主要是由于烧结温度过低,材料成型密度不够或HIP(压力烧结)处理时孔隙被钴所填充而引起的。钴池的尺寸大小是通过比较金相照片来确定的。

硬质合金中钴池的存在可能会影响材质的耐磨性和强度。

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