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碳(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)

时间:2015-07-10 10:08:35来源:本站人气:917

      碳化钨基硬质合金的主要成分是WC,并以co为粘接相。全世界钨资源紧缺,而Ti储量约为w的1000倍。TiC(N)基硬质合金是以TiC代替WC为硬质相,以Ni、Mo等作粘接相制成的硬质合金,其中WC含量较少,其耐磨性优于WC基硬质合金,介于陶瓷和硬质合金之间,也称为金属陶瓷。Ni作为粘接相可提高合金的强度,Ni中添加Mo可改善液态金属对TiC的润湿性。由于TiC(N)基硬质合金表现出优越的综合性能,同时它又可节约普通硬质合金常用的w、co等贵重稀有材料,因此从一开始就被认为是一种大有发展前途的刀具材料。自问世以来,TiC(N)基硬质合金在世界各地主要硬质合金生产厂家均得到重视并迅速发展,目前已分别推出了系列品种和牌号。

      TiC(N)基硬质合金有如下一些特点:
      1)硬度一般可达到90~95HRA,接近陶瓷刀具的硬度水平,抗弯强度比陶瓷刀具材料高得多,填补了WC基硬质合金与陶瓷材料之间的空白。
      2)耐磨性能和抗月牙洼磨损能力强,与工件的亲和力小,摩擦因数小,抗粘接性能强。
      3)有较高的耐热性能和抗氧化能力,1100~1300%高温下尚能进行切削。
      4)化学稳定性好,具有很好的切削加工性,刀具寿命高且允许应用于较高的切削速度(300~400m/min)。

      由于TiC(N)基硬质合金有接近陶瓷的硬度和耐热性,加工时与钢的摩擦因数小,且抗弯强度和断裂韧度比陶瓷高。因此,TiC(N)基硬质合金可作为高速切削加工刀具材料,用于精车时,切削速度比普通硬质合金提高20%~50%。

      TiC基合金在加入TiN后,性能有了很大的提高。添加TiN的合金不仅强度和韧性得到提高,抗塑性变形和抗崩刃性能也得到改善,而且高温强度和高温硬度、导热性和耐冲击性能都有提高,使TiC(N)基硬质合金刀具不仅可用于钢材和铸铁的精加工,而且已成为粗加工、铣削等断续切削适宜的刀具材料。在低速切削、湿式切削、微量切削及要求表面粗糙度值很小的切削加工中,更显示出其优越性。

      TiC(N)基硬质合金按其成分和性能不同可分为:
      1)成分为TiC-Ni-Mo的TiC基合金。
      2)添加其它碳化物(如:WC、TaC)和金属的强韧TiC基合金。
      3)添加TiN的TiCN基合金。
      4)以TiN为主要成分的TiN基合金。表3-7列出了各种TiC(N)基硬质合金的性能对比。

        TiC—Ni—Mo是TiCN基硬质合金中的典型成分,各国生产的这种成分的刀具也最多,我国通常使用的强韧TiC基合金有YNIO、YNl5、YN501、YN510等。TiC和TiC—TiN基硬质合金的主要牌号有YN501N、YN510N和YN520N等。表3.8和表3-9为部分国内外TiC基及TiC(N)基硬质合金的性能。
       另外,在TiC/Ni/Mo合金中添加氮化物也可显著提高硬质合金的性能,并扩大其应用范围。由于TiN的热稳定性比TiC高,热导率大,与金属的亲和力小,润湿性能好,因此TiC(N)合金的高温硬度和强度高,抗氧化能力高,导热性和抗热冲击能力得到了加强,还可以减少刀具与被加工材料之间的摩擦、减小粘接磨损,提高刀具的抗月牙洼磨损能力。两种TiC(N)基硬质合金各种性能对比见表3-13。
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