鎢鋼各成分在鎢鋼中的作用

鎢鋼是用粉末冶金方法生產的，是一種由難熔金屬化合物和粘結金屬所構成的組合材料。鎢鋼中的的難熔金屬化合物通常指的是WC（碳化鎢）、TiC（碳化鈦）、Ta(Nb)C（碳化但）、VC（碳酸亞乙烯酯）等，粘結金屬通常指Co（鈷）、Ni（鈮）、Fe（鐵）等，它們在鎢鋼中各自起著十分重要的作用。鎢鋼始於WC（碳化鎢）- Co（鈷）硬質合金，它是成分最簡單，使用範圍最廣泛的一種合金。WC（碳化鎢）合金具有很好的韌性和耐磨性，但在切削鋼材時，易產生刀瘤和月牙窪磨損。同時在高溫下，合金硬度和強度急劇下降。所以，該類合金最適宜使用在有色金屬和低塑性鑄鐵的加工，而不宜用於鋼的切削加工。

為了解決鋼材加工時產生的刀瘤和月牙窪磨損，經研究就開發出了WC-TiC-Co鎢鋼。TiC具有耐磨抗氧化和抗月牙窪磨損等特性，但是，TiC及其固溶體比WC脆得多，其合金韌性差。TiC含量超過18%，合金不僅脆，而且難以焊接。

為了獲得既能抗刀瘤和抗月牙窪磨損，同時又具有較好的耐磨性和韌性的合金，經研究就又出現WC-TaC-Co鎢鋼。TaC使合金具有較好的耐磨性、韌性、抗月窪磨損（比TiC差）和耐高溫性能（改善高溫強度、高溫硬度和抗氧化性）。添加TaC有助於降低摩擦係數，從而降低刀具溫度。其合金能在高切削刃溫度下承受大的衝擊負荷。然而由於TaC極為昂貴，無法大量使用。常用於切除熱焊瘤。

為獲得兼備WC-TiC-Co和WC-TaC-Co兩類合金所具有的最佳性能的合金，研究產生了WC-TiC-TaC-Co鎢鋼。它可以切削鋼，也可以切削加工鑄鐵和有色金屬，特別適用于加工高合金鋼、耐熱合金和合金鑄鐵。它一出現，就得到很快的發展，幾乎取代了WC-TiC-Co合金。影響其大勢發展的是塗層合金的出現。

塗層合金的基體採用具有高韌性的合金，其表面塗層TiC、Ti(CN)、TiN、AI₂O₃......，則具有很好的耐磨性和抗月牙窪磨損，因此，塗層合金既具有高韌性、高耐磨性又能抗月牙窪磨損，其壽命成十倍提高。TaC、NbC、VC、Cr₃C₂...等在合金中除做主體成分外，還常以添加物成分加入合金中，其主要作用是：降低合金性能對燒結溫度和時間的敏感性，或者說，使合金磁力（Hc）和硬度（HRA）合格的燒結溫度和時間的範圍增大，抑制燒結時碳化物晶粒長大；改變相組成，提高合金耐熱性，添加劑能使WC-Co合金二相區變寬，減小碳對合金性能影響的敏感性；提高合金月牙窪磨損，減少刀瘤，改善斷屑性能等。

TiN對粘結金屬的濕潤性差，所得合金孔隙度高，抗彎強度低。但具有抗熱震、抗熱疲勞和極好的抗月牙窪磨損等性能。以WC-TiC-TiN取代WC-TiC-TaC製成的合金按其抗彎強度和抗氧化性可與含TaC合金相匹敵。在TiC基合金中加入TiN使其強度得到明顯提高。

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