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木工刀具材料基礎知識 硬質合金術語

2021-04-14 11:09

1.硬質合金

指由難熔金屬碳化物和金屬粘合劑組成的燒結復合材料,在目前所使用的金屬碳化物中,碳化鎢(WC),碳化鈦(TiC),碳化鉭(TaC)和碳化鈮(NbC)是最常見的成分。鈷金屬作為粘結劑,廣泛應用于硬質合金生產中;其它的金屬粘結劑也可應用,如:鎳(Ni),鐵(Fe)等,針對某些的特殊用途,也被采用。

2.密度

指材料的質量和體積之比。其體積也包含材料中孔隙的體積。也稱比重。

碳化鎢(WC)的密度為15.7g/cm3,鈷(Co)的密度為8.9g/cm3。因此,隨著鎢鈷合金(WC-Co)中鈷(Co)含量的減少,其整體密度將會增加。而碳化鈦(TiC)的密度比碳化鎢小,僅為4.9g/ cm3,因此如果加入TiC,或其他密度較小的成分則整體密度就會減少。

在材料化學成分一定的情況下,材料中孔隙的增加會導致密度的降低。

密度采用排水法(阿基米德定律)來測量。

3.硬度

指材料抵抗塑性變形的能力。

維氏硬度(HV)在國際上廣泛應用。這種硬度測量方法是指在一定負荷條件下用金剛石穿透試樣表面,通過測量壓痕的尺寸所得到的硬度值。

洛氏硬度(HRA)是另一種在較常采用的硬度測量方法。它是用一個標準的金剛石錐頭的穿透深度來測得硬度。

維氏硬度測量方法與洛氏硬度測量方法均可用于硬質合金硬度的測量,并且二者是可以相互轉換的。

4.抗彎強度

將試樣作為簡支梁支乘在兩個支點上,在兩支點的中心線施加載荷直至試樣斷裂,根據斷裂所需載荷與試樣橫截面積,用繞曲公式計算出來的值。也稱為橫向斷裂強度或抗折力。

鎢鈷合金(WC-Co)中,抗彎強度隨著鎢鈷合金隨鈷(Co)含量的增加而上升,但當鈷(Co)含量達到15%左右時,抗彎強度達到最大值之后便開始下降。

抗彎強度采用幾個測量值的平均值作為其測量值。隨著試樣的幾何形狀、表面狀態(光潔度)、內應力及材料內部缺陷的變化,這個值也將產生變化。因此抗彎強度只是一種強度測量方法,不能僅僅以抗彎強度值來作為材質選擇的依據。

 

5.孔隙度

硬質合金是采用粉末冶金工藝將粉末經過壓制、燒結等工序制成的。由于工藝的特點,微量的殘余孔隙可能會存在于產品的金相結構中。

殘余的空隙體積是用孔隙尺寸范圍和分布的圖譜比較程序來評估的。

A型(A-type):小于10μm。

B型(B-type):介于10μm-25μm之間。

孔隙度的降低可以有效地提高產品的綜合性能。壓力燒結工藝是降低孔隙度的有效手段。

6.脫碳

指硬質合金燒結后,碳含量不足。

產品脫碳時,組織由WC-Co變成W2CCo2或W3CCo3。硬質合金(WC)中碳化鎢理想的碳含量是6.13%的重量比,當含碳量過低時,產品中將有明顯的缺碳組織。

脫碳會大大降低碳化鎢硬質合金的強度,使其變得更脆。

 

7.滲碳

指硬質合金燒結后,碳含量過多。

硬質合金(WC)中碳化鎢理想的碳含量是6.13%的重量比,當含碳量過高時,產品中將有明顯的滲碳組織。產品中會有明顯多余的游離碳。

游離碳會極大降低碳化鎢硬質合金的強度與耐磨性。

相檢測中C型孔表示了滲碳的程度。

8.矯頑磁力

矯頑磁力是通過磁化硬質合金中的磁性材料至飽和狀態再將其去磁處理所測得的殘余磁力。

硬質合金碳化物相的平均粒度和矯頑磁力之間有著直接的關系:磁化物相的平均粒度越細,矯頑磁力值越高。

 

9.磁飽和

鈷(Co)是有磁性的,而碳化鎢(WC),碳化鈦(TiC),碳化鉭(TaC)和碳化礬(VC)是非磁性的。因此,先測定一種材質中鈷的磁飽和值,再與純鈷試樣的對應值做比較,就可以得到鈷粘合相的合金化水平,這是因為磁飽和受合金元素的影響。因此,粘結相的任何變化都可以測量。這個方法可用于確定理想含碳量的偏差,因為在成分控制中碳起了重要的作用。

低磁飽和值表明低含碳量和脫碳的可能存在。

高磁飽和值表明游離碳和滲碳的存在。

10.鈷池

在金屬鈷(Co)粘合劑和碳化鎢燒結后,有可能會產生過量的鈷,這種現象被稱為“鈷池”。這主要是由于燒結溫度過低,材料成型密度不夠或HIP(壓力燒結)處理時孔隙被鈷所填充而引起的。鈷池的尺寸大小是通過比較金相照片來確定的。

硬質合金中鈷池的存在可能會影響材質的耐磨性和強度。

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