硬質合金的焊接特點

硬質合金的焊接特點

硬質合金主要用於製造刀具、量具、模具、採掘工具以及整體刀具等雙金屬結構。切削部分為硬質合金，基體為碳素鋼或低合金鋼，通常為中碳鋼。這類工件在工作時受到相當大的應力作用，特別是壓縮彎曲、衝擊或交變載荷，要求接頭強度高、品質可靠。硬質合金具有高硬度和耐磨性好的特點，但也存在脆性高、韌性差等缺點。

大部分硬質合金工具是用焊接的辦法鑲嵌在中碳鋼或低合金鋼基體上使用，焊接工藝與硬質合金的使用性能密切相關，焊接性能的好壞直接影響到硬質合金的使用效果。

一般焊接性特點

硬質合金含有較高含量的碳化物和合金元素，雖然可以進行焊接加工，但焊接時容易出現淬硬組織和裂紋。必須採取有效的工藝措施，才能獲得滿意的焊接接頭。目前生產中硬質合金與鋼焊接常用的焊接方法有氧－乙炔火焰釺焊、真空釺焊、電弧焊、惰性氣體保護焊、摩擦焊、等離子弧焊、真空擴散焊和電子束焊等。硬質合金與鋼焊接時有如下的特點。

① 線膨脹係數與釺焊裂紋的關係 硬質合金的尺寸比較小，一般是固定在一個比較厚大的鋼支撐材料上使用。釺焊是把硬質合金和基體金屬連接在一起的有效焊接方法。硬質合金的線膨脹係數（4.1～7.0×10-6/℃）與普通鋼的線膨脹係數（12×10－6℃－1）相比差別很大，硬質合金只有鋼的1/3～1/2左右。加熱時硬質合金和鋼都自由膨脹，但冷卻時鋼的收縮量比硬質合金大得多。此時焊縫處於受壓力狀態，而在硬質合金表面上則承受拉應力。如果殘餘應力大於硬質合金的抗拉強度時，硬質合金的表面就可能產生裂紋。這是硬質合金釺焊時產生裂紋的最主要原因之一。

② 硬度與裂紋敏感性的關係 硬質合金的硬度與耐磨性和焊接裂紋敏感性成正比，硬質合金的硬度越高，釺焊時產生裂紋的可能性越大。而且，一般精加工或超精加工所用的硬質合金，在釺焊時容易發生裂紋。根據不同牌號的硬質合金的硬度和強度大小可以判斷硬質合金的焊接裂紋敏感性，由差到好的排列順序如下。
YG類 YG3X，YG3，YG4，YG6X，YG6，YG8，YG11，YG15
YT類 YT60，YT30，YW1，YT15（YW2），YT14，YT5
以上兩類硬質合金，從左至右表明硬度和耐磨性逐漸降低，而強度和韌性增加，釺焊裂紋發生的可能性減小。

③ 焊接殘餘應力的影響 焊接區域的殘餘應力是一種潛在的危害，儘管焊接後硬質合金工件上不一定能馬上發現裂紋，但在隨後的刃磨、保管或使用過程中卻容易產生裂紋，造成工具報廢。當硬質合金的釺焊面積越大時，產生的焊接殘餘應力越大，發生裂紋的可能性也越大。

在焊接硬質合金工具時，必須使焊接殘餘應力儘量減小。焊接時必須採取措施減小釺焊應力，可採取降低釺焊溫度、焊前預熱及緩冷、選用塑性好的釺料、加補償墊片、改進接頭結構等措施。釺焊大面積硬質合金時，無論強度高低，均應採取特殊措施，以減小焊接應力和防止裂紋的產生。

④ 氧化問題 硬質合金在空氣中加熱到800℃以上時，硬質合金的表面開始氧化，生成疏鬆的氧化物層，同時伴隨有脫碳現象。當加熱至950～1100℃時，表面層會發生急劇的氧化，形成的氧化薄膜使硬質合金變脆，降低力學性能。表面氧化層的存在，也降低了焊縫的強度、硬度。在焊接時採取措施儘量減少硬質合金焊接部位的氧化現象，是提高焊接品質的重要措施。


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