鋼結(jié)硬質(zhì)合金

鋼結(jié)硬質(zhì)合金顧名思義就是以鋼為粘結(jié)相，以難熔金屬碳化物（主要是以碳化鈦，碳化鎢）作為硬質(zhì)相，用粉末冶金方法制備的一種組合材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金從硬質(zhì)相的組成可以分為碳化鎢基鋼結(jié)合金和碳化鈦基鋼結(jié)合金。從粘結(jié)相的最終組織結(jié)構(gòu)可以分為馬氏體，奧氏體，鐵素體基鋼結(jié)硬質(zhì)合金。從機(jī)械加工性能可分為不可機(jī)械加工和可機(jī)械加工鋼結(jié)合。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的優(yōu)異性能與特點(diǎn)如下：廣泛的工藝特性鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)的主要性能介于鋼和硬質(zhì)合金之間，它兼有兩種材料的特點(diǎn)和長處，是填補(bǔ)了它們之間空白的一種新興工程材料。和鋼材相比它具有其無法比擬的高硬度，高耐磨性和淬透性，（鋼結(jié)合金經(jīng)淬火后，其材料從中心到表層的硬度相差不超過2°），這是由其材質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊性和硬質(zhì)相所獨(dú)有的特點(diǎn)決定；同時(shí)它還具有與剛才相近的可機(jī)械加工，可熱處理和可焊接的優(yōu)點(diǎn)，這些性能特點(diǎn)也基本都是一般硬質(zhì)合金所不具備的。因此，也可以把鋼結(jié)硬質(zhì)合金稱為可加工，可熱處理的硬質(zhì)合金。產(chǎn)品突出的性能和特點(diǎn)1） .鋼結(jié)硬質(zhì)合金產(chǎn)品具有良好的機(jī)械加工性、可熱處理性和可焊接性，能用普通的加工設(shè)備和工具進(jìn)行車、銑、刨、鉆、磨削等各種加工。2） .能通過鍛造改變其外型和尺寸，改善材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，從而提高其使用性能。3） .能用焊、鑲焊、電焊、真空焊、堆焊等焊接方法與剛才或合金本身進(jìn)行焊接，以擴(kuò)大其使用范圍。鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有良好的物理機(jī)械性能。它本身在硬化狀態(tài)下具有很高的硬度，其耐磨性與高鈷硬質(zhì)合金相當(dāng)，甚至更高（但材料強(qiáng)度和耐沖擊性較一般硬質(zhì)合金高）。這一是由于它含有較高（35%~50%）的硬質(zhì)相TiC，同時(shí)也由于呈圓形的TiC晶粒在工作時(shí)與工件表面形成滾動(dòng)摩擦系數(shù)，從而避免粘附磨損和擦傷磨損，使之具有高耐磨性和較小的破壞性。鋼結(jié)硬質(zhì)合金還具有較小的比重（碳化鈦系鋼結(jié)合金一般比鋼鐵輕。）、較高的比強(qiáng)度、良好的自潤滑性、高阻尼特性與固有的頻率（具有優(yōu)異的消震效果）。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金還具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。能耐一定的高溫、有較好的抗氧化、抗腐蝕性。其抗腐蝕性取決于粘結(jié)相的成分，使其具有不同的抗腐蝕性。鋼結(jié)硬質(zhì)合金綜合了鋼和硬質(zhì)合金各自的特點(diǎn)，構(gòu)成了自己獨(dú)特的綜合性能優(yōu)勢。這種優(yōu)異的綜合性能，使得它在工模具材料、耐磨及減震零件、耐高溫及耐腐蝕構(gòu)件、沖擊及破碎工具、刃具、量卡具等測量儀器、以及國防軍工材料、航海、航空航天材料等對材料比重和綜合性能有特殊要求的領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。TMS2TM60I??II WftI抗弩鴨度TMS2TM60I??II WftI抗弩鴨度沖擊<fl性T1BSiJffJfc?f!J5^JkE.(g/crrf)|p41 If(HRC)(HRA)(Mp4}^56■16Wmp牌號彈性樓■(XiO^ci^J|比電Ifi（蟲昭特）(X1Q1/11LJ?±眸火18火］L1曇廈弋'■0T3S30&0.612063T6020-20020-7M943T1J3GWfR5321313O.7B4D2699020-20020-70091611J3TM±?3532D-2OO2Q-70Q111.1530TM60Z0-2QQ 11202D-7CC 1435鋼結(jié)硬質(zhì)合金的適于范圍牌號 特點(diǎn)與適用范圍有很好的耐磨性及較高的硬度，但不耐高溫與腐蝕用于冷鐓、冷沖、GT35冷擠、冷拉等模具、鏜桿、軋輥滾壓工具及量卡具、機(jī)器零件、特別適于耐磨零件。具有較好的機(jī)械綜合性能和耐磨性。適用冷鐓、冷沖、冷擠、冷拉、GW1整形等模具以及各種耐磨零件、剪切和量卡工具等。有較高的硬度和耐磨性，具有明顯的回火二次硬化現(xiàn)象，抗回火、R5 抗氧化、具有一定的抗腐蝕性。適用于中溫?zé)嶙髂＞吆涂寡趸?、抗腐蝕耐磨同時(shí)要求的工作，如刮片和密封環(huán)。具有加工硬化、電弧焊接和耐沖擊的特性，可磨削但不可機(jī)械加工TM52的無磁性鋼結(jié)合金。適用制作抗沖擊的礦山鑿巖鉆具和耐磨零件。具有加工硬化、電弧焊接和耐沖擊的特性，可磨削但不可機(jī)械加工TM60的無磁性鋼結(jié)合金。適用制作抗沖擊的礦山鑿巖鉆具和耐磨零件。注：GT35、R5、TM52、TM60牌號是以碳化鈦為硬質(zhì)相的鋼結(jié)合金,GW1是以碳化鎢為硬質(zhì)相的鋼結(jié)合金。鋼結(jié)合金產(chǎn)品的供貨鋼結(jié)合金產(chǎn)品是以退火狀態(tài)供給用戶的。一般情況用戶購貨后便可進(jìn)行機(jī)械加工（指可機(jī)械加工的鋼結(jié)合金）。若用戶在加工過程中發(fā)現(xiàn)硬度有所偏高，可按退火工藝重新退火，以適當(dāng)降低硬度。鋼結(jié)合金產(chǎn)品的供貨形狀通常為圓柱型圓環(huán)型及板條型，也可按用戶要求提供特殊形狀及深度加工成品.1XLfc霽馬產(chǎn)囲瑪沖博比奉尺寸*Ut聃 產(chǎn)品勺靑茨JS前生戶尊鼻■產(chǎn)曲即第■常戶長求魁肓■■律■草由現(xiàn)芳協(xié)商.產(chǎn)品尺寸的?hat224045|?5S6070|ao'W105115I2Q19030回50IE3囪E1E3S30**60戰(zhàn)打…￡4?■■*7S**■■■eo???■■*??■859?■????90*■?105■■■■??s1T0■?…115?■■■価KlifiiiHi■?I*■?￡.徑IX*?***?14S■■????■??■m■??*????iw?■■■170■■?■■*■irs￡?J.*?fl他??■■????幽隆対■!Utlu??■2W■???2?0*?■?回?洞結(jié)合金圓環(huán)類毛坯產(chǎn)品供貨規(guī)格'甲上暉命產(chǎn)鼻博驚牌H齊兄寸?工神徑口〉2?兩的產(chǎn)凰聞■輻用戶■寧懼堆■只鼻廈熏曲収序冷?*1UI牀彳產(chǎn)抵埠丸握詁kKW?3^^■:-K220MH1的產(chǎn)叢--J冊戶骨索茁怖■円丼蒼嘖111峨hW鋼結(jié)合金的熱處理鋼結(jié)合金既具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性和剛性，又具有鋼的可熱處理性能，鋼結(jié)合金在熱處理過程中，合金中的硬質(zhì)相是不發(fā)生變化的，只是粘結(jié)相（鋼）的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使整個(gè)合金的性能發(fā)生變化。鋼結(jié)合金的退火：可機(jī)械加工的鋼結(jié)合金，在燒結(jié)態(tài)時(shí)，粘結(jié)相通常為貝氏體或馬氏體組織，合金硬度在HRC55°~60°之間，是不能進(jìn)行機(jī)械加工的，故必須進(jìn)行退火改變其組織結(jié)構(gòu)以降低硬度，便于機(jī)械加工。退火后的鋼結(jié)合金結(jié)構(gòu)為碳化物和球狀珠光體或鐵素體。我廠生產(chǎn)的GT35和R5鋼結(jié)合金退火工藝如下圖：asI 時(shí)間asI 時(shí)間（dh時(shí)圖中所標(biāo)出的t1、t2、t3、t4、t5、t6的參數(shù)為：t1---由常溫升至奧氏體溫度的時(shí)間。一般隨爐升溫，其時(shí)間的長短取決于爐子的功率和合金的裝爐重量。t2---為奧氏體均勻化時(shí)間，其時(shí)間的長短取決于合金的裝爐重量，通常為4—6小時(shí)。t3―-奧氏體向珠光體發(fā)生轉(zhuǎn)變的時(shí)間，又降溫速度控制。由于GT35和R5鋼結(jié)合金含有體積40%以上的硬質(zhì)相，阻礙合金中粘結(jié)相的正常組織轉(zhuǎn)變，其降溫速度只能采用等于或小于20°C/小時(shí)，否則，將難以獲得正常的退火硬度。t4---球狀珠光體的等溫轉(zhuǎn)變時(shí)間，時(shí)間長短取決于裝爐合金重量。一般不少于4—6小時(shí)。t5―-為球狀珠光體或完全轉(zhuǎn)變的延續(xù)時(shí)間，以降溫速度控制。一般采用20°C/小時(shí)。t6---隨爐冷卻時(shí)間。650C后隨爐冷卻，其時(shí)間的長短以溫度降至200C后敞開爐門冷卻至室溫為限。由上所述可知鋼結(jié)合金的退火周期比鋼件的退火周期長。為使合金不致氧化脫碳，要求退火爐內(nèi)為非氧化氣氛。通?？蓪⒑辖鹬糜阡撝迫萜鲀?nèi)，在合金表面充填和覆蓋碳性物質(zhì)。如木炭、石墨粒、焦碳粉、，使合金整個(gè)表面與空氣隔離。2、鋼結(jié)合金的淬火：淬火是使鋼結(jié)合金中的鋼基體轉(zhuǎn)變成馬氏體和少量的殘余奧氏體的過程。通過淬火，合金的硬度和強(qiáng)度均有大幅度的提高。鋼結(jié)合金的淬火設(shè)備可采用鹽浴爐、滲碳爐以及箱式電爐。鹽浴爐淬火時(shí)，應(yīng)預(yù)先“脫氧造渣”，以防產(chǎn)品表面氧化脫碳而產(chǎn)生麻點(diǎn)。脫氧的方法一般采用沉淀生成法。脫氧劑有硅膠、硼砂、二氧化鈦、硅鐵、硅鈣鐵等。此法不但廣泛用于工具鋼、合金鋼，更適應(yīng)于鋼結(jié)合金的淬火。滲碳爐淬火應(yīng)先通入保護(hù)氣體或液體，以防鋼結(jié)合金工件表面氧化脫碳。箱式電爐淬火應(yīng)將鋼結(jié)合金工件埋入木炭或石墨粒中，以防工件表面脫碳。鋼結(jié)合金工件的淬火工藝參數(shù)是a.淬火溫度：由于鋼結(jié)合金中的碳化物導(dǎo)熱系數(shù)低而且含量高，致使整個(gè)合金的導(dǎo)熱性差。因此合金的加熱需分階段進(jìn)行。GT35鋼結(jié)合金淬火溫度區(qū)間很寬，當(dāng)溫度從880C~1040C淬火硬度均可達(dá)到HRC65°~72°，而最佳淬火溫度是960C~980C。供參考的淬火工藝如下圖b、 淬火時(shí)間：由于鋼結(jié)合金的導(dǎo)熱性差，所以，合金的預(yù)熱和加熱時(shí)間也比鋼件長。鹽浴爐預(yù)熱時(shí)通常采用1.5—2分/毫米，加熱時(shí)為1—1.5分/毫米，其他設(shè)備加熱可按每英寸1小時(shí)計(jì)算。c、 淬火介質(zhì)：鋼結(jié)合金的淬硬性好，既可油淬，也可空淬。油淬時(shí)，采用2號、3號錠子油、變壓器油、豆油、茶油、20號、30號機(jī)油均可。油溫控制在20°C~80°C之間。值得提出的是油中不能含有水份，否則將造成被淬件產(chǎn)生裂紋。當(dāng)產(chǎn)品加工工序多或形狀極為復(fù)雜時(shí)，為避免淬火應(yīng)力過大，可采用先退火后淬火或采用等溫淬火。鋼結(jié)合金淬火變形不大于千分之一。對于采用空淬，空淬時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)制冷卻措施，如風(fēng)冷、霧冷等。3、 鋼結(jié)合金的回火：回火是消除淬火應(yīng)力的必要工序。鋼結(jié)合金回火后，除消除淬火應(yīng)力外，還可使合金中的殘余奧氏體轉(zhuǎn)成馬氏體，從而穩(wěn)定了合金的組織結(jié)構(gòu)，并使合金具有良好的綜合性能。鋼結(jié)合金的回火隨回火的溫度和時(shí)間的長短而變化，一般情況是隨著溫度的升高硬度降低，而抗彎強(qiáng)度而升高。同一溫度隨著回火時(shí)間的延長硬度有所降低。鋼結(jié)合金回火溫度的選擇應(yīng)根據(jù)工件的用途而定。對用于耐磨無沖擊的工件，可采用150°C~200°C的回火溫度，回火1—2小時(shí)。對用于耐磨且有一定沖擊力的工件，可采用高于200C或采用多次回火，當(dāng)回火溫度超過400°C時(shí)，則應(yīng)采取防氧化措施。4、 TM類鋼結(jié)合金的水韌處理：TM類鋼結(jié)合金是由碳化物和高錳鋼組成的，該類合金經(jīng)過水韌處理后可提高其強(qiáng)度和韌性。在進(jìn)行水韌處理時(shí)，應(yīng)掌握好加熱溫度和保溫時(shí)間。一般加熱一溫度控制在1050°C~1150°C,保溫時(shí)間可按3—5分/毫米，水韌處理后不宜進(jìn)行回火，否則將造成碳化物沿鋼中晶界析出，降低合金性能。鋼結(jié)合金耐磨件、模具設(shè)計(jì)參考事項(xiàng)鋼結(jié)合金是既具有硬質(zhì)合金性能有具有一般鋼的某些特性的新型工程材料，設(shè)計(jì)時(shí)既不能完全按硬質(zhì)合金考慮也不能完全按鋼材考慮，只能根據(jù)它自身的性能設(shè)計(jì)，方能收到最佳的效果。1、 耐磨零件：此類產(chǎn)品通常要求硬度高、耐磨性和耐蝕性好。設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮的是使用環(huán)境和受力狀況，以利于選用相應(yīng)的鋼結(jié)合金材質(zhì)。然后在根據(jù)鋼結(jié)合金材質(zhì)的性能對零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于零件尺寸不大、所承受的力不小于被選材質(zhì)的力學(xué)性能可采用整體結(jié)構(gòu)。對于零件尺寸較大，所承受的力接近或大于被選材質(zhì)的力學(xué)性能則應(yīng)采用組合結(jié)構(gòu)，否則將使零件早期破壞2、 冷沖、冷剪、冷鐓模具：次類模具應(yīng)用范圍廣，受力情況極為復(fù)雜，使用時(shí)極易早期失效。失效的原因除設(shè)計(jì)外，尚牽涉到加工精度、熱處理、裝配精度、裝機(jī)調(diào)整精度操作人員的素質(zhì)（技術(shù)水平、責(zé)任心等）。設(shè)計(jì)此類鋼結(jié)合金模具應(yīng)先對其受力狀況進(jìn)行和計(jì)算，以便選用相應(yīng)的合金材質(zhì)。模具結(jié)構(gòu)上則應(yīng)對鋼結(jié)合金零件和部件采取補(bǔ)強(qiáng)或采用組合結(jié)構(gòu)，通常下模采用想鑲套，鑲套時(shí)必須采用過盈配合。對于冷剪模具采說其配合間隙設(shè)計(jì)時(shí)可取鋼模間隙的1.5—2倍。3、 耐火材料模具：此類模具精度要求不高，模具損壞的原因是成型面被磨料磨損而超差或拉成溝槽，也有成型面受磨料磨損又受化學(xué)腐蝕的情況。前者只須按成型面高度的2.5—3倍，鑲嵌或燕尾緊固一定厚度的鋼結(jié)合金板，后者則須按成型面高度的2.5—3倍粘鑲或燕尾緊固一定厚度的耐腐蝕鋼結(jié)合金或硬質(zhì)合金板。鋼結(jié)合金模具使用壽命實(shí)例工、權(quán)具名稱被加工材料材質(zhì)卻命T便用鮑位備注T-3九嗣舉36氨化—2?0萬附1湖翩冷水311耐火if?AGT35>600萬附>300"火材M廠A3K?Xftk10-15^/付1陽■冷木*^?ioa總審?2T>3耐火GT35>,000萬附>100耐文材輯廠*■10-15次總歸aAKA3W?lMtt：081.0^/tt1甥KI冷水■?！秇o次總3I謝火｛?■GT35>40血付>40議火wwr???KMIftWO4電紈越料*Gd2GT352-245萬6,萬>20廣東遼仃mfMtr||?一次??■一次S2OMn03Ctzwb0.2-03千長?人車廠用于訂50T■$耗沖孔MGT35野>15■遺分廠MXM3?M6OGrSi0.2-0.3萬■京6不&洌GT35\SJi100-150?nwBr冷■?GCr150.08萬上海13FS*XRKKGT35>2.6^>?0.4-0571北京8■■片成EHOT35“萬>20?WWW廠9T?4BM0.8-1mnK?T10AGT351.5^60萬40華山廠JR127-80.5mmW?3CT2W8沖一個(gè)坦￡EB10130kw電機(jī)左片廈式*GT35沖10個(gè)班以上10電機(jī)廠忌斤命提離1&倍以上9GrS.，萬剛北二尺車黑廠119&908FH-SGT3560萬6012把權(quán)頭Urrnn0120.05萬IKM引伸*n?GT352JJ40art^r13M8?M13A3RT10GT350.6-OJ萬9萬10*150.12mmCr12（萬?■14拉鋒*不?!■GT35>,0萬>10￥?r合金HU??2萬3Q?869r15鐵氧體&樓GT35107J5鋼結(jié)合金耐磨件使用壽命實(shí)例序財(cái)■件名稱嫂加工材料TM材質(zhì)倍數(shù)便用單位備注1GT35323忖/月（付/6個(gè)月18安陽自行車廠2acts抨$?材料化工廉料GT35T101tt/2.5月3付/月7?83GT35T101付/3月3付/，月?1國4%*GT35（48小劭iia廠5aTM52YG8.YG15185片/萬嘆1WM90片/萬H長沙■鋼結(jié)合金密封件使用壽命實(shí)例序號麓封件名稱般加工材料工具材質(zhì)倍滋使用單位*注乙It介槪1環(huán)R54500仙耐■績廠鋌用aSlfff上?CMM0.2mm2R5SI2*石化總廠R5?ft*W3SfK環(huán)介曲乙內(nèi)me歹密IMR51個(gè)仍1t/15個(gè)月13虜陽石倉化工徐綸廠（個(gè)/月安?含整■diit￡廠4介R5”6個(gè)月18鋼結(jié)合金的機(jī)械加工可加工鋼結(jié)合金（GT35、R5、GW1）產(chǎn)品是以退火狀態(tài)供給用戶的，雖然出廠標(biāo)準(zhǔn)中的硬度似乎比鋼材高，其實(shí)該硬度并不代表加工性，真正決定加工性的是合金中鋼基的硬度。經(jīng)退火后合金中的鋼基硬度和退火鋼是接近的，而其加工機(jī)理是切削鋼基，同時(shí)擠、撕下碳化物顆粒，因此用戶不必為之擔(dān)心。鋼結(jié)合金的加工原則是低的切削速度，大的吃刀深度，適當(dāng)?shù)淖叩读?，不加冷卻液（磨削除外）。如果違背上述原則，將造成合金加工面硬化，使加工過程無法進(jìn)行。1、 車加工：鋼結(jié)合金的車削加工規(guī)范和鋼材的加工工藝是有區(qū)別的。適宜的加工規(guī)范如表1。2、 銑刨加工：銑、刨鋼質(zhì)合金的刀具材質(zhì)通常選用P18高速鋼和硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金刀具可提高加工效率，其加工規(guī)范可參考表2。3、 鉆加工：鋼結(jié)合金進(jìn)行鉆加工時(shí)，鉆頭上應(yīng)無油跡，不加冷卻液，采用中等壓力進(jìn)刀，并應(yīng)及時(shí)排除切屑，以防合金碎末磨損鉆頭。盡可能一次鉆通，鉆加工規(guī)范參考表34、 銼削及攻絲：退火態(tài)鋼結(jié)合金可進(jìn)行銼削加工。銼刀宜用粗齒并無油跡，銼削時(shí)宜間斷銼削，不能往復(fù)銼削，只能前推。每銼一次或數(shù)次必須將粘附在銼刀上的碎屑排除，以防碎屑磨鈍刀刃。退火態(tài)鋼結(jié)合金也可進(jìn)行攻絲?？墒褂酶咚黉摻z錐，絲錐上不得有油跡。攻絲時(shí)應(yīng)及時(shí)排除切屑，以防磨損刀刃。值得注意的是攻絲過程中不能注油或冷卻液。攻絲的底孔應(yīng)略大于同規(guī)格鋼攻絲時(shí)的底孔，詳情可參考表4。5、 磨削：退火態(tài)鋼結(jié)合金可采用120目粒度的金剛石砂輪進(jìn)行磨削。這種砂輪硬度高、自銳性好，同時(shí)磨屑不易堵塞孔隙，可提高磨削效率。若在這種砂輪圓周上按一定角度開斜紋溝槽，磨削效率更高。淬、回火后的鋼結(jié)合金工件最好用金剛石或立方氮化硼砂輪磨削，以提高磨削效率。如果沒有上述砂輪，也可采用綠色碳化硅砂輪磨削。為使被磨件不致產(chǎn)生龜裂，