什么是碳化鎢材料?
碳化鎢是一種硬質(zhì)金屬,用于制造切削刀具和模具等耐磨部件。它可以與其他金屬結(jié)合,產(chǎn)生其他類型的碳化物。這種組合的一個例子是碳化鎢-鈷,這是最流行的碳化鎢合金,由硬質(zhì)材料碳化鎢和粘合劑材料鈷組合而成。
碳化鎢是通過一系列生產(chǎn)工藝制成的,例如粉末混合、壓制、燒結(jié)等。在燒結(jié)過程中,鈷等粘合劑材料會熔化并有助于碳化鎢的混合和粘合,從而增加最終合金的致密性和密度。
碳化鎢是最適合回收利用的材料之一。雖然它是一種非常有價值的金屬,但它也可能成為廢料的來源。例如,廢碳化鎢可以熔化并精煉成新的碳化鎢碎片。
碳化鎢材料的特性
今天我們來了解一下碳化鎢的6個關(guān)鍵材料參數(shù)。從學(xué)術(shù)上講,硬質(zhì)合金是一種以高硬度難熔金屬的碳化鎢粉末(硬化相)為主要成分,以鈷、鎳等金屬(粘結(jié)相)為粘結(jié)劑,經(jīng)球磨、壓制、燒結(jié)而成的一種硬度極高、耐磨性好的合金材料。我們可以簡單理解為一種硬度高、耐磨性好的金屬材料。碳化鎢通常以物理性能為指標(biāo),但其化學(xué)相容性會因金屬粘結(jié)劑的不同而變化。例如,鎳結(jié)合碳化鎢比鈷結(jié)合碳化鎢更耐腐蝕。
根據(jù)物理學(xué)的有關(guān)參數(shù),硬質(zhì)合金的力學(xué)性能主要表現(xiàn)在以下材料參數(shù)中:
碳化鎢的硬度
碳化鎢的硬度是其密度的函數(shù),即單位體積內(nèi)材料的質(zhì)量。該屬性的 SI 單位是每立方米千克,英制單位是每立方英尺磅。對于一立方英寸的碳化鎢,其密度為 14.5 g/cm3。對于不同等級的碳化鎢-鈷合金,密度可以從 13-15g/cm^3 不等。硬度可以從 HRA86 到 HRA95,后者是世界上最堅硬的材料之一,僅次于鉆石。
碳化鎢的彎曲強(qiáng)度
硬質(zhì)合金的彎曲強(qiáng)度低于高速鋼。即使是彎曲強(qiáng)度高的YG8硬質(zhì)合金,其彎曲強(qiáng)度也只有高速鋼的一半左右。硬質(zhì)合金中鈷含量越高,其強(qiáng)度越高。在鈷含量相同的情況下,WC-TiC合金的彎曲強(qiáng)度隨TiC含量的增加而降低。除了碳化物的類型外,WC晶粒的大小也影響硬質(zhì)合金的強(qiáng)度。粗晶粒硬質(zhì)合金的彎曲強(qiáng)度高于中晶粒硬質(zhì)合金。
碳化鎢的抗壓強(qiáng)度
硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度很高,可比高速鋼高30%-50%,約3500-5600mpa,熱等靜壓產(chǎn)品可達(dá)6000mpa。硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度與鈷含量有關(guān),鈷含量為5%時抗壓強(qiáng)度最大。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度大于粗晶粒硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度,YT硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度低于YG硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度,且隨TiC含量的增加而降低。加入少量TAC、NBC、VC等,可細(xì)化WC晶粒,提高抗壓強(qiáng)度。
由于硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗彎強(qiáng)度,因此,在設(shè)計刀具結(jié)構(gòu)、選用硬質(zhì)合金刀片時,應(yīng)盡量使刀頭處于受壓應(yīng)力、受彎矩較小的狀態(tài)。
碳化鎢的抗拉強(qiáng)度
硬質(zhì)合金的抗拉強(qiáng)度為750-1500MPa,約為抗壓強(qiáng)度的1/4。由于影響硬質(zhì)合金材料塑性的因素很多,因此硬質(zhì)合金的抗拉強(qiáng)度通常在一定的范圍內(nèi)。
碳化鎢的沖擊韌性
硬質(zhì)合金的沖擊韌性比高速鋼低,性能較好的YG8合金沖擊韌性為30~40kj/m2,而W18Cr4V高速鋼沖擊韌性為180~320kj/m2。
含tic的硬質(zhì)合金沖擊韌性下降,當(dāng)tic含量由6%增加到10%時,沖擊韌性明顯下降;溫度對WC Co硬質(zhì)合金沖擊韌性有一定影響,在較高溫度下,沖擊韌性有所提高。
由于硬質(zhì)合金的沖擊韌性比高速鋼低,不宜在有強(qiáng)烈沖擊和振動的場合使用,否則可能造成切削刃損壞。硬質(zhì)合金的沖擊韌性波動很大,其絕對值與試驗方法有關(guān)。因此,在比較硬質(zhì)合金的沖擊韌性時,應(yīng)使用同一儀器,對相同尺寸和形狀的試樣進(jìn)行比較。
碳化鎢的疲勞強(qiáng)度
由于刀具通常在動態(tài)條件下工作,因此其疲勞強(qiáng)度非常重要。硬質(zhì)合金中鈷含量越高,疲勞強(qiáng)度越高。硬質(zhì)合金的疲勞強(qiáng)度與試樣的表面質(zhì)量密切相關(guān)。表面光潔度越好,疲勞強(qiáng)度越高。
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