硬质合金特性与挑选指南

硬質合金挑選指南

硬质合金简介

钨钢(WC)Tungsten Carbide,又名硬质合金、超硬合金。主要组成为碳化钨 ( WC ) 及少量结合剂的钴 ( Co ) 一起高温烧结而成,具有高硬度、高密度、高韧性且耐高温等特性,常用于制造切削刀具。
硬質合金簡介

 


硬質合金的製造工藝

硬質合金的製造工藝

 


从组织看硬质合金特性

首先须要知道的是,钨钢整体硬度来源WC粒子,因此WC粒子状态很大程度影响材料特性。
超超微粒
超超微粒
微粒
微粒
中粒
中粒
粗粒
粗粒

 

WC颗粒度(µm)

硬度:组织中颗粒度越小,硬度越高。
抗折力:组织中颗粒度越小,抗折力越高。

 

Co-钴结合剂

结合剂多寡会影响WC粒子在组织中的整体占比
因此含钴量增加时WC占比减少⇒硬度降低;含钴量减少时WC占比增加⇒硬度增加。

 


硬质合金的硬度及抗折力

合金组织(粒度、Co含量)和特性(硬度、抗折力)

金屬結合劑含有和硬度
硬質合金的物理特性(硬度、抗折力)隨著結合劑的含有和碳化鎢(WC)的粒度大小而變化
金屬結合劑含有和強度
Co的含有量增加時硬度便會降低,抗折力則會增加。相反,Co的含有量降低,硬度便會增加,抗折力則會降低。

 

粒度和硬度・抗折力

粒度和硬度・抗折力
利用更細小的碳化鎢的微粒可以提高抗折力和硬度。但是,同時破壞韌性也會因為碳化鎢微粒過小而降低 (請參考下述「合金組織(粒度)和破壞韌性)

 

 

通過HIP處理改善抗折力

通過HIP處理改善抗折力
本公司所有圓棒素材都經過HIP處理。這樣可以得到更加緻密的組織欠構從而增強抗折力。 *HIP(Hot Isostatic Pressing)是使用氬氣為加壓媒介,在燒結爐內對合金進行高溫高壓的處理。

 


挑選材料時不能只看硬度及抗折力

 

破壞韌性K1C(Mpa・m1/2)

Fracture toughness,即為斷裂韌性,表示材料阻止裂紋擴展的能力,是一個判斷材料韌性好壞的定量指標。

 

合金組織(粒度)和破壞韌性

龜裂進展的模型

龜裂進展的模型

A : 在結合相內部進展

B : 在結合相—碳化鎢界面進展

C : 碳化鎢內部進展

微粒
微粒
粗粒
粗粒

 

雖然顆粒度越小可以提高抗折力與硬度,但同時破壞韌性也會因為顆粒度小而降低。使用粗粒的碳化鎢材質則可以有效防止龜裂進程,同時也能阻止刃尖部分崩損。

 

破壞韌性

使用粒度的碳化鎢材質可以有效的防止龜裂發展,同時也可以防止刃尖部分的崩損。

 

 

 

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